氣相色譜技術應用在電抗器故障分析(下)

      氣相色譜技術應用在電抗器故障分析(下)
      三、診斷電抗器等充油設備內部的潛伏性故障在診斷電抗器等充油設備內部的潛伏性故障時，應綜合考慮以下三個方面的因素，做到正確判定電抗器的故障類型及故障的大致部位：1、故障下產氣的累計性充油電氣設備的潛伏性故障所產生的可燃性氣體大部分會溶解于油。隨著故障的持續，這些氣體在油中不斷積累，直至飽和甚至析出氣泡。因此，油中故障氣體的含量及其累計程度是診斷故障的存在與發展情況的一個依據。

      2、故障下產氣的速率正常情況下充油電氣設備在熱和電場的作用下也會老化分解出少量的可燃性氣體，但產氣速率很緩慢。當設備內部存在故障時，就會加快這些氣體的產氣速率。因此，故障氣體的產氣速率，也是診斷故障的存在與發展程度的另一個依據。　　

      3、故障下產氣的特征性電抗器內部在不同故障下產生的氣體有不同的特征。例如局部放電時總會有氫;較高溫度的過熱時總會有乙烯;而電弧放電時也總會有乙炔。因此，故障下產氣的特征性是診斷故障性質的又一個依據。
　　　
　　四、氣相色譜分析運用舉例例1：利用色譜分析結果判定出電抗器存在放電現象2001年底，新廠區3#鍋爐靜電除塵器l#電場的電壓升不起來，正常時應該升到4～7萬伏，因該電場電壓升不到要求范圍內，除塵效率嚴重下降。

      對于這個故障的處理過程是：我們首先檢查了控制電路，在排除控制電路的因素后，然后把留意力集中到靜電除塵器的升壓電抗器上。因該電抗器內部裝有高壓硅堆、均壓電阻、電容和取樣電路，且均浸沒在變壓油中，結構特殊，屬于特種電抗器，不答應隨便拆開。為了正確判定故障，首先對其進行了常規檢測，包括電抗器直流電阻、盡緣電阻等項目的檢測，沒有發現題目，于是采用氣相色譜分析法作進一步測試診斷。

      我們取該臺電抗器油樣后拿到色譜分析儀上進行分析，測出樣品中溶解氣體的成分和含量如下表所示：從表中數據可以看出，該電抗器油中氣體的總烴含量大大超過留意值150ppm，且烴類氣體為主要成分，乙炔含量遠遠超過5ppm的留意值，但因氫氣和甲烷的含量很少，造成烴類氣體含量較高的原因，可能是由于電抗器存在長時間的間隙性放電造成的。根據前述理論，判定該電抗器存在嚴重的金屬性電弧放電現象，應立即停運并建議吊芯檢查。
 
      事后修理職員對該升壓電抗器進行吊芯檢驗，箱蓋上孔蓋一打開，就有刺鼻的氣味溢出，電抗器芯子吊出箱體，整個芯子象涂上一層墨，那是由于電弧放電裂解變壓油產生的積碳附著在鐵芯繞組和硅堆上形成的。用變壓油反復沖洗，經細心檢查，發現該電抗器確實存在電弧放電現象，故障部位位于高壓線圈引出線與高壓套管螺桿的連接處。由于該電抗器結構的特殊性，廠家為了裝配方便，把高壓引出線通過一個馬鞍型卡子與穿墻螺桿作接觸性連接，由于長時間的運行，這個連接點出現了松動，造成接觸不良，使電抗器長時間處于電弧放電的情況下運行，馬鞍型銅卡子已燒蝕了一個不規則的洞。題目找到后我們對其進行了改進，取消了馬鞍型卡子，直接將高壓引線用螺栓緊壓在穿墻螺桿上，在進行了一系列檢驗后，將芯子重新裝回箱體并更換了電抗器油，完畢通電試運行，一切正常。例2：利用色譜分析結果判定出電抗器存在過熱現象今年2月份，根據運行職員反映，新廠區4#鍋爐靜電除塵器2#電場無法運行，只要一開機，高壓控制柜的電源開關就跳閘，微機顯示為過活動作。

      接到反映后，我們配合運行職員一起檢查了所有控制線路、主電源回路、電場內部的所有控制電路，均沒有發現題目，最后斷定題目只可能出在電抗器本身，于是拆除電抗器的高低壓引線，對電抗器進行常規的檢測，盡緣電阻正常，直流電阻也正常，也沒有發現題目。再進行第二步變壓油色譜分析來幫助檢查。

      取回電抗器油樣后，我們將其放到氣相色譜分析儀上進行分析，結果令我們大吃一驚，其分析結果如下表所示：從表中數據可以看出，因其乙炔含量為0ppm，基本上可以斷定電抗器不存在放電現象，但烷類及烴類氣體含量非常高，總烴含量是留意值150ppm的100多倍，且乙烷及乙烯是總烴的主要成分，二氧化碳含量也非常高。由此可以判定該電抗器存在嚴重的過熱故障，過熱使固體盡緣材料分解出上述氣體，故障點溫度大概為：322Log(6887。47/7014。92)+525=520℃。故建議該電場不得投運并立即吊芯檢查，以免使故障擴大。

      接下來對該電抗器進行了吊芯檢查，整個鐵芯吊出來后，立即可看到有一個線圈的盡緣材料已有被燒焦的痕跡，故障為低壓線圈匝間短路，因存在短路故障造成很大的短路電流，故該電場一開機電源開關就跳閘。回想吊芯前的檢測，未發現題目的原因在于，低壓線圈固然是匝間短路，但未造成低壓線圈對高壓線圈、及低壓線圈對地短路，故盡緣電阻測試正常。按理說線圈匝間短路電抗器的直流電阻應降低，但是由于該線圈本身的電阻值就很小，部分線圈匝間短路后其直流電阻變化不明顯，故造成直流電阻也正常的假象，所以測電抗器直流電阻時沒有發現題目。

      因該電抗器線圈繞組盡緣燒壞，維修較困難且修理用度比較貴，已不值得再修理，故最后決定更換新的電抗器。

      五、總結在用氣相色譜連續檢測充油電氣設備內部故障的過程中，假如發現油中各種氣體的含量中有一項達到了留意值范圍時，應開始引起留意，采取措施進行其它電氣試驗等，以便對設備有無異常作出分析和判定。當試驗結果中一項超過留意值上限時，應采取措施，盡早停止運行，并用其它試驗進行驗證，進一步找出故障點，防止重大事故的發生。

      用氣相色譜法對充油電氣設備油中氣體含量的分析，能判明設備存在的故障，更重要的是分析判定故障的性質，是過熱性故障還是放電性故障及故障的大概部位是在裸金屬部分還是參與了固體盡緣，從而進一步估計故障的危害性，以便及時采取措施，作出正確處理，防患于未然。

      綜上所述，利用氣相色譜分析電抗器油的氣體組分及其含量，能夠使技術職員充分把握并監測電抗器的運行狀態，能夠提前知道電抗器內部是否存在潛伏性故障，即在電抗器運行中(不停電、不吊芯的情況下)，通過常規檢測及色譜分析就可以把電抗器內有無故障、有什么樣性質的故障診斷出來，這對于電抗器的維護保養起到關鍵性的指導作用，從而更好地保證電力系統的安全運行。