气相色谱技术应用在电抗器故障分析(下)

      气相色谱技术应用在电抗器故障分析(下)
      三、诊断电抗器等充油设备内部的潜伏性故障在诊断电抗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，做到正确判定电抗器的故障类型及故障的大致部位：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。

      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、故障下产气的特征性电抗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。
　　　
　　四、气相色谱分析运用举例例1：利用色谱分析结果判定出电抗器存在放电现象2001年底，新厂区3#锅炉静电除尘器l#电场的电压升不起来，正常时应该升到4～7万伏，因该电场电压升不到要求范围内，除尘效率严重下降。

      对于这个故障的处理过程是：我们首先检查了控制电路，在排除控制电路的因素后，然后把留意力集中到静电除尘器的升压电抗器上。因该电抗器内部装有高压硅堆、均压电阻、电容和取样电路，且均浸没在变压油中，结构特殊，属于特种电抗器，不答应随便拆开。为了正确判定故障，首先对其进行了常规检测，包括电抗器直流电阻、尽缘电阻等项目的检测，没有发现题目，于是采用气相色谱分析法作进一步测试诊断。

      我们取该台电抗器油样后拿到色谱分析仪上进行分析，测出样品中溶解气体的成分和含量如下表所示：从表中数据可以看出，该电抗器油中气体的总烃含量大大超过留意值150ppm，且烃类气体为主要成分，乙炔含量远远超过5ppm的留意值，但因氢气和甲烷的含量很少，造成烃类气体含量较高的原因，可能是由于电抗器存在长时间的间隙性放电造成的。根据前述理论，判定该电抗器存在严重的金属性电弧放电现象，应立即停运并建议吊芯检查。
 
      事后修理职员对该升压电抗器进行吊芯检验，箱盖上孔盖一打开，就有刺鼻的气味溢出，电抗器芯子吊出箱体，整个芯子象涂上一层墨，那是由于电弧放电裂解变压油产生的积碳附着在铁芯绕组和硅堆上形成的。用变压油反复冲洗，经细心检查，发现该电抗器确实存在电弧放电现象，故障部位位于高压线圈引出线与高压套管螺杆的连接处。由于该电抗器结构的特殊性，厂家为了装配方便，把高压引出线通过一个马鞍型卡子与穿墙螺杆作接触性连接，由于长时间的运行，这个连接点出现了松动，造成接触不良，使电抗器长时间处于电弧放电的情况下运行，马鞍型铜卡子已烧蚀了一个不规则的洞。题目找到后我们对其进行了改进，取消了马鞍型卡子，直接将高压引线用螺栓紧压在穿墙螺杆上，在进行了一系列检验后，将芯子重新装回箱体并更换了电抗器油，完毕通电试运行，一切正常。例2：利用色谱分析结果判定出电抗器存在过热现象今年2月份，根据运行职员反映，新厂区4#锅炉静电除尘器2#电场无法运行，只要一开机，高压控制柜的电源开关就跳闸，微机显示为过活动作。

      接到反映后，我们配合运行职员一起检查了所有控制线路、主电源回路、电场内部的所有控制电路，均没有发现题目，最后断定题目只可能出在电抗器本身，于是拆除电抗器的高低压引线，对电抗器进行常规的检测，尽缘电阻正常，直流电阻也正常，也没有发现题目。再进行第二步变压油色谱分析来帮助检查。

      取回电抗器油样后，我们将其放到气相色谱分析仪上进行分析，结果令我们大吃一惊，其分析结果如下表所示：从表中数据可以看出，因其乙炔含量为0ppm，基本上可以断定电抗器不存在放电现象，但烷类及烃类气体含量非常高，总烃含量是留意值150ppm的100多倍，且乙烷及乙烯是总烃的主要成分，二氧化碳含量也非常高。由此可以判定该电抗器存在严重的过热故障，过热使固体尽缘材料分解出上述气体，故障点温度大概为：322Log(6887。47/7014。92)+525=520℃。故建议该电场不得投运并立即吊芯检查，以免使故障扩大。

      接下来对该电抗器进行了吊芯检查，整个铁芯吊出来后，立即可看到有一个线圈的尽缘材料已有被烧焦的痕迹，故障为低压线圈匝间短路，因存在短路故障造成很大的短路电流，故该电场一开机电源开关就跳闸。回想吊芯前的检测，未发现题目的原因在于，低压线圈固然是匝间短路，但未造成低压线圈对高压线圈、及低压线圈对地短路，故尽缘电阻测试正常。按理说线圈匝间短路电抗器的直流电阻应降低，但是由于该线圈本身的电阻值就很小，部分线圈匝间短路后其直流电阻变化不明显，故造成直流电阻也正常的假象，所以测电抗器直流电阻时没有发现题目。

      因该电抗器线圈绕组尽缘烧坏，维修较困难且修理用度比较贵，已不值得再修理，故最后决定更换新的电抗器。

      五、总结在用气相色谱连续检测充油电气设备内部故障的过程中，假如发现油中各种气体的含量中有一项达到了留意值范围时，应开始引起留意，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定。当试验结果中一项超过留意值上限时，应采取措施，尽早停止运行，并用其它试验进行验证，进一步找出故障点，防止重大事故的发生。

      用气相色谱法对充油电气设备油中气体含量的分析，能判明设备存在的故障，更重要的是分析判定故障的性质，是过热性故障还是放电性故障及故障的大概部位是在裸金属部分还是参与了固体尽缘，从而进一步估计故障的危害性，以便及时采取措施，作出正确处理，防患于未然。

      综上所述，利用气相色谱分析电抗器油的气体组分及其含量，能够使技术职员充分把握并监测电抗器的运行状态，能够提前知道电抗器内部是否存在潜伏性故障，即在电抗器运行中(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电抗器内有无故障、有什么样性质的故障诊断出来，这对于电抗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。