变压器故障分析中气相色谱技术的运用

36 内蒙古石油化工 2008年第5期 变压器故障分析中气相色谱技术的运用 杜怡薇，白雪松 (内蒙古电力勘测设计院电气室) 摘 要：气相色谱技术是近年来兴起的一项新技术，能够对运行中的油浸式变压器进行实时监测， 通过采集变压器箱体内的少量油样，分析油中气体的组分及其含量，就可以判断变压器内部是否存在故 障、故障的性质以及故障的大致部位。 关键词：变压器故障；气相色谱技术；运用 Chromatogram technique application in trans一 系统、色谱柱和检测器。当载气携带着不同物质的混 former fauIt analysis变压器是 电力系统中的核心 合样品通过色谱柱时，气相中的物质一部分就要溶 设备，我院已多次设计油浸式变压器，其中有 解或吸附到固定相内，随着固定相中物质分子的增 500kV主变压器，220kV备用变压器、6kV高厂用 加，从固定相挥发到气相中的试样物质分子也逐渐 变压器。这些设备一旦出现故障，将对实际生产产生 增加，也就是说，试样中各物质分子在两相中进行分 很严重的影响。及时了解油浸变压器内部运行情况 配，最后达到平衡。由此可见，气相色谱的分离原理 并发现故障苗头，对保证变压器安全、可靠、优质运 是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数，当 行有十分重要的意义。对于油浸式变压器，线圈和铁 两相作相对运动时，试样的各组分就在两相中经反 蕊全部浸没在变压器油中，无法通过肉眼及直接测 复多次地分配，使得原来分配系数只有微小差别的 量来判断变压器的故障隐患，必须采用一定的技术 各组分产生很大的分离效果，从而将各组分分离开 方法来了解变压器的运行状况。气相色谱技术的运 来。然后再进入检测器对各组分进行鉴定。 用充分解决了这一难题 2 变压器的故障产生的气体及故障类型 1 气相色谱法的原理 2．1 变压器绝缘 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 产生的气体组分 色谱法叉 叫层析法，它是一种物理分离技术。它 油和固体绝缘材料在电或热的作用下分解产生 的分离原理是使混合物中各组分在两相问进行分 的各种气体中 ，对判断故障有价值的气体有甲烷、乙 配，其中一相是不动的，叫做固定相 另一相受4是推 j烷、‘r乙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳。正常运行的 动混合物流过此固定相的流体，叫做流动相。因此在 老化过程产生的气体主要是一氧化碳和二氧化碳。 同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时 在油纸绝缘存在局部放电时，油裂解产生的气体主 间有长有短，从而按先后秩序从固定相中流出，这种 要是氢和甲烷。在故障温度高于正常运行温度不多 借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的 时，产生的气体主要是甲烷。随着故障温度的升高， 技术，称为色谱分离技术或色谱法。当用液体作为流 乙烯和乙烷逐渐成为主要特征。在温度高于 IO00~C 动相时，称为液相色谱，当用气体作为流动相时，称 时，油裂解产生和气体中含有较多的乙炔。如果故障 为气相色谱。 涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳和 气相色谱法的一般流程主要包括三部分：载气 二氧化碳。 大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 此外纳米技术在生化技术、酶工程中也都大有用处， 纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用 纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解 机体状态，深化人们对生理及病理的解释。 5 结束语 纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电 子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用 收稿日期 ：2OO7—12—21 前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远 的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问 题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 纳米材料将为材料科学、能源、信息等各个领域发挥 举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发 展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会 得到日益广泛的应用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第5期 杜怡薇等 变压器故障分析 中气相色谱技术的运用 37 绝缘油和绝缘材料在不同温度和能量作用下 主要产生的气体组分，归纳如下： t ①在 140~C以下时有蒸发汽化和较缓慢的氧 化。 ②绝缘油在 140℃到 500。C时油分解主要产生 烷类气体，其中主要是 甲烷和乙烷，随温度的升高 (500~C以上)油分解急剧地增加，其中烯烃和氢增加 较快，乙烯尤为显著，而温度(约 800~C左右)更高 时，还会产生乙炔气体。 ③油中存在电弧时(温度超过 1000℃，使油裂 解的气体大部分是乙炔和氢气，并有一定的甲烷和 乙烯等。 ④设备在运行中，由于负荷变化所引起的热胀 和冷缩，用泵循环油所引起的湍流，以及铁芯的磁滞 伸缩效应所引起的机械振动等，都会导致形成空穴 和油释放溶解气体。 ⑤固体绝缘材料，在较低温度(140℃以下)长期 加热时，将逐渐地老化变质产生气体，其中主要是一 氧化碳和二氧化碳，且后者是主要成分。 ⑧固体绝缘材料在高于 200。C作用下，除产生 碳的氧化物之外，还分解有氢、烃类气体，温度不同， 一 氧化碳和二氧化碳的比值有所不同，这一比值在 低温时小而高温时大。 ⑦铁钢等金属材料起催化作用，水与铁反应产 生氢气。此外，奥氏不锈钢材能储藏氢，与绝缘油接 触释放出来溶解于油中。 2．2 变压器等充油设备内部发生故障的部位 了解变压器内部可能发生的故障类型，对气相 色谱分析结果定论时有很大的帮助，变压器等充油 设备内部发生故障的部位主要归纳为： (1)过热故障发生的部位 ①过热性故障在变压器内常发生的部位主要 为：载流导线和接头不良引起的过热故障。另一种是 磁路故障，如铁芯多点接地、铁芯片间短路、铁芯与 穿芯螺钉短路、漏磁引起的油箱、夹件、压环等局部 过热。 ②过热性故障占少油设备(互感器和电容套管) 故障比例较少，发生的部位主要为；电流互感器的一 次引线紧固螺母松动，分流比抽头紧固螺母松动等； 电容套管的穿缆线鼻与引线接头焊接不良，导管与 将军帽等连接螺母配合不当等。 (2)放电故障发生的部位 ①高能量放电(电弧放电)在变压器、套管、互感 器内均有发生。引起电弧放电故障原因通常是线圈 匝层间绝缘击穿，过电压引起内部闪络，引线断裂引 起的闪弧，分接开关飞弧和电容屏击穿等。 ②低能量放电一般是火花放电，是一种间歇性 的放电故障，在变压器、互感器、套管中均有发生。 ③局部放电是指油和固体绝缘中的气泡和尖 端，因耐压强度低，电场集中发生的局部放电。这种 放电不断蔓延与发展，会引起绝缘的损伤(碳化痕迹 或穿孔)。 3 诊断变压器等充油设备内部的潜伏性故障 在诊断变压器等充油设备内部的潜伏性故障 时，应综合考虑以下三个方面的因素，做到准确判断 变压器的故障类型及故障的大致部位： 3．1 故障下产气的累计性 充油电气设备的潜伏性故障所产生的可燃性气 体大部分会溶解于油。随着故障的持续，这些气体在 油中不断积累，直至饱和甚至析出气泡。因此，油中 故障气体的含量及其累计程度是诊断故障的存在与 发展情况的一个依据。 3．2 故障下产气的速率 正常情况下充油电气设备在热和电场的作用下 也会老化分解出少量的可燃性气体，但产气速率很 缓慢。当设备内部存在故障时，就会加快这些气体的 产气速率。因此，故障气体的产气速率，也是诊断故 障的存在与发展程度的另一个依据。 3．3 故障下产气的特征性 变压器内部在不同故障下产生的气体有不同的 特征。例如局部放电时总会有氢；较高温度的过热时 总会有乙烯；而电弧放电时也总会有乙炔。因此，故 障下产气的特征性是诊断故障性质的又一个依据。 4 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 在用气相色谱连续检测充油电气设备内部故障 的过程中，如果发现油中各种气体的含量中有一项 达到了注意值范围时，应开始引起注意，采取措施进 行其它电气试验等，以便对设备有无异常作出分析 和判断。 综上所述，利用气相色谱分析变压器油的气体 组分及其含量，能够使技术人员充分掌握并监测变 压器的运行状态，能够提前知道变压器内部是否存 在潜伏性故障，即在变压器运行中(不停电、不吊芯 的情况下)，通过常规检测及色谱分析就可以把变压 器内有无故障、有什么样性质的故障诊断出来，这对 于变压器的维护保养起到关键性的指导作用，从而 更好地保证电力系统的安全运行。 [参考文献] [13 中华人民共和国电力行业MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713582771278_0DL／T596— 1996：电力设备预防性试验规程．中国电力出 版社 ，1996． E23 中华人民共和国能源部部标准SD187—86：变 压器油中溶解气体分析和判断导则．水利电 力出版社，1986． 维普资讯 http://www.cqvip.com