變壓器油中氫含量超標(biāo)的原因分析及處理方案
針對(duì)某電廠出現(xiàn)的變壓器中絕緣油氫含量超過注意值的現(xiàn)象進(jìn)行了原因分析，找出了氫含量超標(biāo)的原因，并提出了相應(yīng)的措施及對(duì)策。
1 故障概述
某發(fā)電廠#3、4號(hào)主變壓器為：15.7/220KV。30B為：110/6KV。#3主變壓器投運(yùn)日期：2002年11月19日；#4主變投運(yùn)日期是2003年1月。#3、4主變?yōu)镾FD9-24000/220型變壓器，額定容量為：24000KVA，油重量為：33.4噸。30B是#3、4主變的高備變。投運(yùn)日期是2002年11月，由特變電工制造。油號(hào)為：DB-25（克拉瑪依煉油廠）總油重：16620KG。電壓等級(jí)：110/6KV，相數(shù)：3相，冷卻方式：ODAF。自投入運(yùn)行以來，一年一次色譜分析及其簡化試驗(yàn)，電氣檢修還做了相應(yīng)的電氣試驗(yàn)。2010年初30B色譜分析中發(fā)現(xiàn)氫含量有逐漸上升趨勢，直至6月氫含量增高超標(biāo)?；?yàn)人員就采取了跟蹤監(jiān)督的措施。
2 問題提出
根據(jù)上述現(xiàn)象，如果絕緣油中含氣量高，由其是氫含量超標(biāo)，將加速絕緣油老化，使得絕緣材料使用壽命減少一半，起不到很好的散熱、冷卻的效果。及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部是否有局部放電，如有局部放電會(huì)引起絕緣破壞，甚至造成事故。結(jié)合我廠出現(xiàn)的問題，對(duì)30B絕緣油中溶解氣體進(jìn)行跟蹤分析，其色譜分析結(jié)果，同時(shí)做30B絕緣油的常規(guī)試驗(yàn)。
3 故障分析
3.1可能存在原因分析
1）變壓器在故障下產(chǎn)生的氣體在其內(nèi)部會(huì)有一個(gè)傳質(zhì)過程。故障點(diǎn)產(chǎn)生的氣泡會(huì)因浮力而上升，上升的過程中與附近油中已溶解的氣體發(fā)生交換。氣體溶解在油中，由于油的對(duì)流、擴(kuò)散將氣體分子傳遞給變壓器油的各部分，熱解氣體溶解在油中的多少?zèng)Q定于氣泡的大小，運(yùn)動(dòng)的快慢。氣泡的運(yùn)動(dòng)與交換可以幫助我們了解故障的性質(zhì)和發(fā)展趨勢；
2）當(dāng)熱解氣體達(dá)到飽和時(shí)，不向外逸散，在壓力、溫度的條件下飽和油內(nèi)析出的氣體形成了氣泡。在變壓器運(yùn)行時(shí)，受到油的運(yùn)動(dòng)、機(jī)械雜質(zhì)振蕩，電場的影響使氣體在油中溶解度減小而析出氣泡。如果把這一點(diǎn)考慮進(jìn)去比較符合實(shí)際情況；
3）變壓器油中的氣體是根據(jù)氣相色譜儀進(jìn)行檢測的一種分析方法，能及早地發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在潛伏性故障；
4）變壓器設(shè)備產(chǎn)氣的故障分為過熱和放電。
過熱包括低溫過熱、中溫過熱、高溫過熱。放電包含高能量放電：又稱電弧放電。特征氣體是乙炔和氫。低能量放電：又稱火花放電，是一種間歇性放電故障。特征氣體是乙炔和氫，總烴一般不高。局部放電：指液體和固體絕緣材料內(nèi)部形成的一種放電現(xiàn)象。簡稱氣泡放電。特征氣體是氫組分最多；
5）檢測變壓器油中溶解氣體能檢測出哪些氣體超標(biāo)，診斷變壓器內(nèi)部隱藏的故障。故障下產(chǎn)生的氣體有一定的累計(jì)性。充油電氣設(shè)備潛伏性故障所產(chǎn)生的可燃性氣體溶解于油中，隨著故障的持續(xù)，氣體不斷的產(chǎn)生、積累，最后析出氣泡。所以油中故障點(diǎn)積累到一定程度是診斷變壓器故障存在和發(fā)展趨勢的一個(gè)依據(jù)；
6）當(dāng)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生故障有氣體析出時(shí)產(chǎn)生氣體的速度要引起注意。正常情況下充油的電氣設(shè)備在熱和電場的作用下也會(huì)產(chǎn)生一些氣體，但產(chǎn)氣速率緩慢，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不長，脫氣后，油中含氣量很低時(shí)不需要用產(chǎn)氣速率來判斷，以免產(chǎn)生誤差。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，運(yùn)行中的變壓器產(chǎn)生氣體的速度加快；
7）對(duì)于充油的電氣設(shè)備中溶解氣體主要來源于空氣的溶解，正常運(yùn)行下產(chǎn)生的氣體。故障運(yùn)行下產(chǎn)生的氣體。凡是變壓器油枕用金屬膨脹器（內(nèi)部為不銹鋼）容易與油反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣超標(biāo)的現(xiàn)象較高。絕緣材料在不同溫度、能量的作用下也會(huì)產(chǎn)生氣體。
3.2故障判斷
1）據(jù)表分析，只有氫含量超標(biāo)，其它組分穩(wěn)定，不具備過熱和放電的條件。設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水受潮或者固體絕緣中含有水分在電場的作用下都可產(chǎn)生大量的氫氣。表1中可以看出隨時(shí)間的增長氫含量下降，說明變壓器內(nèi)部無水分產(chǎn)生。表2中的常規(guī)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)合格表明：絕緣油中水分合格。也無雜質(zhì)。而且相應(yīng)的電氣試驗(yàn)均合格，表明此絕緣油的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)沒有變，油質(zhì)本身是合格的；
2）結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)的分析情況，用戶積極與特變電工聯(lián)系，基本判斷變壓器內(nèi)部無故障，產(chǎn)氫原因不是變壓器內(nèi)部故障導(dǎo)致，而是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部絕緣紙材質(zhì)原因及氣泡放電所致，隨氣泡量的減少，產(chǎn)氫量會(huì)趨于穩(wěn)定。
4 結(jié)論
通過我們對(duì)高備變跟蹤監(jiān)督及分析處理，目前30B氫氣含量穩(wěn)定控制在160ul/l左右，截至目前為止無增長趨勢。通過跟蹤監(jiān)督及分析也使得我們增加了處理類似問題的經(jīng)驗(yàn)。確保了某發(fā)電廠變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司 信息來源：www.coffeeupcyclellc.com
1 故障概述
某發(fā)電廠#3、4號(hào)主變壓器為：15.7/220KV。30B為：110/6KV。#3主變壓器投運(yùn)日期：2002年11月19日；#4主變投運(yùn)日期是2003年1月。#3、4主變?yōu)镾FD9-24000/220型變壓器，額定容量為：24000KVA，油重量為：33.4噸。30B是#3、4主變的高備變。投運(yùn)日期是2002年11月，由特變電工制造。油號(hào)為：DB-25（克拉瑪依煉油廠）總油重：16620KG。電壓等級(jí)：110/6KV，相數(shù)：3相，冷卻方式：ODAF。自投入運(yùn)行以來，一年一次色譜分析及其簡化試驗(yàn)，電氣檢修還做了相應(yīng)的電氣試驗(yàn)。2010年初30B色譜分析中發(fā)現(xiàn)氫含量有逐漸上升趨勢，直至6月氫含量增高超標(biāo)?；?yàn)人員就采取了跟蹤監(jiān)督的措施。
2 問題提出
根據(jù)上述現(xiàn)象，如果絕緣油中含氣量高，由其是氫含量超標(biāo)，將加速絕緣油老化，使得絕緣材料使用壽命減少一半，起不到很好的散熱、冷卻的效果。及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部是否有局部放電，如有局部放電會(huì)引起絕緣破壞，甚至造成事故。結(jié)合我廠出現(xiàn)的問題，對(duì)30B絕緣油中溶解氣體進(jìn)行跟蹤分析，其色譜分析結(jié)果，同時(shí)做30B絕緣油的常規(guī)試驗(yàn)。
3 故障分析
3.1可能存在原因分析
1）變壓器在故障下產(chǎn)生的氣體在其內(nèi)部會(huì)有一個(gè)傳質(zhì)過程。故障點(diǎn)產(chǎn)生的氣泡會(huì)因浮力而上升，上升的過程中與附近油中已溶解的氣體發(fā)生交換。氣體溶解在油中，由于油的對(duì)流、擴(kuò)散將氣體分子傳遞給變壓器油的各部分，熱解氣體溶解在油中的多少?zèng)Q定于氣泡的大小，運(yùn)動(dòng)的快慢。氣泡的運(yùn)動(dòng)與交換可以幫助我們了解故障的性質(zhì)和發(fā)展趨勢；
2）當(dāng)熱解氣體達(dá)到飽和時(shí)，不向外逸散，在壓力、溫度的條件下飽和油內(nèi)析出的氣體形成了氣泡。在變壓器運(yùn)行時(shí)，受到油的運(yùn)動(dòng)、機(jī)械雜質(zhì)振蕩，電場的影響使氣體在油中溶解度減小而析出氣泡。如果把這一點(diǎn)考慮進(jìn)去比較符合實(shí)際情況；
3）變壓器油中的氣體是根據(jù)氣相色譜儀進(jìn)行檢測的一種分析方法，能及早地發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在潛伏性故障；
4）變壓器設(shè)備產(chǎn)氣的故障分為過熱和放電。
過熱包括低溫過熱、中溫過熱、高溫過熱。放電包含高能量放電：又稱電弧放電。特征氣體是乙炔和氫。低能量放電：又稱火花放電，是一種間歇性放電故障。特征氣體是乙炔和氫，總烴一般不高。局部放電：指液體和固體絕緣材料內(nèi)部形成的一種放電現(xiàn)象。簡稱氣泡放電。特征氣體是氫組分最多；
5）檢測變壓器油中溶解氣體能檢測出哪些氣體超標(biāo)，診斷變壓器內(nèi)部隱藏的故障。故障下產(chǎn)生的氣體有一定的累計(jì)性。充油電氣設(shè)備潛伏性故障所產(chǎn)生的可燃性氣體溶解于油中，隨著故障的持續(xù)，氣體不斷的產(chǎn)生、積累，最后析出氣泡。所以油中故障點(diǎn)積累到一定程度是診斷變壓器故障存在和發(fā)展趨勢的一個(gè)依據(jù)；
6）當(dāng)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生故障有氣體析出時(shí)產(chǎn)生氣體的速度要引起注意。正常情況下充油的電氣設(shè)備在熱和電場的作用下也會(huì)產(chǎn)生一些氣體，但產(chǎn)氣速率緩慢，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不長，脫氣后，油中含氣量很低時(shí)不需要用產(chǎn)氣速率來判斷，以免產(chǎn)生誤差。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，運(yùn)行中的變壓器產(chǎn)生氣體的速度加快；
7）對(duì)于充油的電氣設(shè)備中溶解氣體主要來源于空氣的溶解，正常運(yùn)行下產(chǎn)生的氣體。故障運(yùn)行下產(chǎn)生的氣體。凡是變壓器油枕用金屬膨脹器（內(nèi)部為不銹鋼）容易與油反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣超標(biāo)的現(xiàn)象較高。絕緣材料在不同溫度、能量的作用下也會(huì)產(chǎn)生氣體。
3.2故障判斷
1）據(jù)表分析，只有氫含量超標(biāo)，其它組分穩(wěn)定，不具備過熱和放電的條件。設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水受潮或者固體絕緣中含有水分在電場的作用下都可產(chǎn)生大量的氫氣。表1中可以看出隨時(shí)間的增長氫含量下降，說明變壓器內(nèi)部無水分產(chǎn)生。表2中的常規(guī)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)合格表明：絕緣油中水分合格。也無雜質(zhì)。而且相應(yīng)的電氣試驗(yàn)均合格，表明此絕緣油的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)沒有變，油質(zhì)本身是合格的；
2）結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)的分析情況，用戶積極與特變電工聯(lián)系，基本判斷變壓器內(nèi)部無故障，產(chǎn)氫原因不是變壓器內(nèi)部故障導(dǎo)致，而是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部絕緣紙材質(zhì)原因及氣泡放電所致，隨氣泡量的減少，產(chǎn)氫量會(huì)趨于穩(wěn)定。
4 結(jié)論
通過我們對(duì)高備變跟蹤監(jiān)督及分析處理，目前30B氫氣含量穩(wěn)定控制在160ul/l左右，截至目前為止無增長趨勢。通過跟蹤監(jiān)督及分析也使得我們增加了處理類似問題的經(jīng)驗(yàn)。確保了某發(fā)電廠變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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