变压器油色谱分析法的应用

油色谱分析法诊断大型整流变压器运行状态有效性分析张振江1何海平2（1.洛阳豫港龙泉铝业有限公司2.河南豫港龙泉铝业有限公司）摘

要

：通过对大型整流变压器油中溶解气体、油中含水量分析预防性试验，探讨预防性试验有效性，并对检测方法、故障诊断以及大型整流变压器状态检修的现状与发展提出建议。关键词：油色谱分析法预防性试验

；整流变压器；有效性；分析。1

前言

伊川电力集团有两个300KA电解系列合计产能40万吨电解铝，共有12台ZHSFPTB-88000/220整流变压器。整流变压器结构复杂，事故率高，不同于一般电力变压器，是电解铝厂整流所为电解槽供电的主要设备，它的安全运行具有极其重要意义，变压器油成为整流所大型整流变的重要组成部分，主要起绝缘、冷却和灭弧作用。通过油中溶解气体色谱分析，获取准确可靠的试验结果是正确诊断变压器故障的基本前提。根据我公司在整流变压器运行中所取得的经验可以证明，用油色谱分析法可以有效发现整流变压器潜伏性故障。2

油中溶解气体分析

变压器油是矿物绝缘油，它由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含CH3、CH2和CH化学基因，并经C—C键键合在一起。在变压器运行过程中，如果存在热点（电流效应）和放电（电压效应）比如局部过热（铁芯、绕组、触点等）、局部电晕放电和电弧（匝层间短路、沿面放电、触点断开等）等故障条件，均会引起绝缘油和固体绝缘物的裂解，使某些C—H键和C—C键断裂，使低分子烃类和一氧化碳、二氧化碳等气体产生速率加快，随着故障发展分解出的气体产生的气泡在油中经对流、扩散不断溶解在油中，当产气量人于溶解量时，一部分气体进入气体继电器，可能引起瓦斯动作。故障类型及其能量密度(温度、放电程度)主要决定于故障性质，不同故障或不同能量密度其产气特征也是不同的，一般故障性质与其特征气体特点见表1。所以故障气体的组成和含量与故障类型和严重性有密切关系，定期分析油中气体含量对于监测掌握变压器运行状况是十分有效的。表1故障性质与特征气体的特点序号故障性质特征气体的特点1一般过热性故障总烃较高，C2H2<5μl/l2严重过热性故障总烃高，C2H2>5μl/l，CH4占总烃的主要成分，H2含量较高3局部放电总烃不高，H2>100μl/l,CH4占总烃中的主要成分4火花放电总烃不高，C2H2>10μl/l，H2较高5电弧放电总烃高，C2H2高，并构成总烃中主要成分，H2含量高3《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(DL／T722—2000)中规定了变压器油中氢和烃类气体的注意值，见表2。表2正常运行中变压器油中氢、烃类气体的应注意值气体组成H2CH4C2H6C2H4C2H2总烃含量ul/l1506040705150变压器油的色谱分析法，是对运行中的变压器取样，分析油中所溶解气体的成分和数量，来判断变压器内部是否存在潜伏性故障以及属于何种故障，并判定这些故障是否会危及变压器的安全运行。当变压器内部发生过热、放电等故障时，势必导致故障附近的绝缘物分解。分解产生的气体会不断地溶解在油中的，不同性质的故障所产生的气体成分也不同，即使同一性质的故障，由于故障的程度不同，产生的气体数量也不相等。因此，对油中溶解气体的色谱分析，可以早期发现潜伏性故障的性质、程度和部位，以便及时处理故障，避免事故的发生当运行中变压器内部气体组分如氢或乙炔、总烃等超过规定中任一项数值时，均应引起注意，查明气体产生原因，及时跟踪分析，同时考察产气速率，根据设备运行历史状况和设备特点及外部环境等因素进行综合判断，如负荷、温度、油中含水量、油的保护系统和循环系统、油中绝缘纸类别等。经验证明：对变压器故障部位的准确判断，有赖于对其内部结构和运行状态的全面掌握，并结合历年色谱数据和其它预防性试验(直阻、绝缘、变比、泄漏、空载等)进行比较。值得注意的是，由于故障产气与正常运行产生的非故障气体在技术上不可分离，在某些情况下有些气体可能不是设备故障造成，另外，某些操作也可生成故障气体，如有载调压变压器中切换开关油向变压器主油箱渗漏或选择开关在某个位置动作时悬浮电位放电的影响，设备油箱带油补焊，原注入油含有某些气体成大修后滤油不彻底留有残气等，在慎重分析区别对待。针对整流变压器有载开关调整频繁的特殊结构，开关油箱油质可不要求做色谱分析，但必须严格坚持油绝缘、微水的测试，并做好有载开关油箱渗油现象的排除工作。4我公司2003年以来，遵循电力系统对电力变压器的预防性试验方法，结合整流变压器结构复杂，调整多，长周期高负荷运行，故障率高的特点，缩短了油色谱试验定检周期，采用三个月一次的高密度试验，同时加强对多级有载调压开关油耐压，微水测试，及时准确地于2004年9月和2005年8月发现了河南龙泉铝业有限公司#1、3整流变总烃超标（见表3）表3故障设备油色谱分析结果设备名称试验时间甲烷CH4乙烯C2H4乙烷C2H6乙炔C2H2氢气H2一氧化碳CO二氧化碳CO2总烃#1整流变2004..9.1567.9565.9317.760.2120.12704.623670.21151.81#3整流变2005.8.1610.871076.76469.880.55380.0445.96743.222158.06及时停运，进箱检查发现66KV侧油-油套管导电帽存在的设计隐患造成运行中载流接头高温过热的潜伏性缺陷，经过更换引线，导电接头并在现场对变压器油进行了脱碳、脱气处理。投运后，运行正常。2006年4月6日洛阳龙泉铝业有限公司#6调变有载开关油分析报告提出游离碳增加，油耐压值下降到34.8KV，经检查发现79级MR有载调压开关OF100滤油机运行中突停、滤芯堵塞的故障，及时处理避免了一起有载开关运行中爆炸的事故隐患。结束语：在运用色谱分析绝缘油的实践中，我们常常体会到，此方法灵敏、便利、经济、准确，对整流变压器的安全经济运行能起到良好的监督作用。坚持进行绝缘油的色谱分析，对于预防大型整流变压器事故，诊断变压器运行状况有明显的效果。建议冶金行业电气技术人员改变过去定期进箱检查，为缩短变压器油色谱分析同期的方法检修诊断整流变压器的运行状态。表4二铝#3整流变压器油色谱台账参考文献：【1】《电力设备预防性试验规程》(DL／T596—1996)；【2】《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(DL／T722—2000)；变压器色谱分析检验报告（表4）安装地点伊川二铝设备名称电压等级型号出厂日期出厂序号制造厂家#3调变220KVZHSPTB-88000/2202004.52004053西安色谱分析:油中溶解气体含量注意值SD187-86气体组分/注意值(μL/L)总烃/150乙炔/1氢/150试验单位检验日期检验原因甲烷CH4乙烯C2H4乙烷C2H6乙炔C2H2氢气H2一氧化碳CO二氧化碳CO2总烃04.9.29运行24小时0.70.090.1701.4815910.96洛阳局04.10.8运行10天0.750.170.2703.34442631.19洛阳局04.11.5运行30天1.650.210.1806.19711832.04洛阳局05.01.14运行100天1.250.270.1604.99116.5271.721.68伊川局05.04.05运行半年1.640.340.2607.87165.78312.272.24伊川局05.07.11运行九月3.420.670.530.0615.63387.