油绝缘电气设备故障检测与防范措施探讨

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/6/20 9:22:48

关键词: 电气绝缘

文章标题：油绝缘电气设备故障检测与防范措施探讨
摘要：本文介绍了利用气相色谱分析法dga（dissolvedgasanalysis）定期分析绝缘油中的溶解气体，可有效地监测油绝缘电气设备内部的早期故障，防止设备发生损坏及事故。深入地分析了油绝缘电气设备故障类型、原因及其故障色谱异常的表现形式。探讨了油绝缘电气设备故障判断方法。
关键词：油绝缘电气设备损坏故障气相色谱分析法防范措施

1引言
　　利用气相色谱分析法dga（dissolvedgasanalysis）分析绝缘油中的溶解气体，作为一个极其重要的项目列入了《电力设备预防性试验规程》（dl/t596-1996），已经成为高压绝缘技术监督、保障设备安全运行的重要手段之一。通过dga，可有效地发现油绝缘电气设备内部的早期故障，从而及时安排生产和检修，防止设备发生损坏事故。

2充油电气设备故障类型
　　充油电气设备故障类型主要有放电、过热和电热综合性故障三类。
据不完全统计，湖北省2003年运行的110kv及以上电压等级的主变共计716台;电压互感器共计3256台;电流互感器共计6558台，表1统计了2001-2003年各类故障的分布情况。
表1各类故障台次及比率统计情况

　　从上表可以看出，所发现的油绝缘设备故障主要为放电故障，其次是过热故障，电热综合性故障最少。
2.1放电故障
　　放电故障是充油设备的最为常见的一种故障。引起放电故障的原因包括油纸绝缘浸渍不良、受潮、油中存在气泡、电场高度集中处局部放电和应接地而未接地金属部件悬浮电位放电等等。一旦发生设备内部放电，部分绝缘油将裂解，由高分子液态分解成低分子气态，油中含气量增加，甚至饱和逸出，对于套管、互感器等少油设备将导致其内部压力不断增高，若处理不及时，极易导致爆炸和火灾等恶性事故;对于主变则可导致大量气体积聚在瓦斯继电器中，使主变瓦斯保护动作。放电故障色谱异常的表现形式是油中氢气、甲烷、乙炔含量的增加，低能放电（如纸绝缘爬电）故障表现为氢气和甲烷含量增大，高能放电（如电容屏间局部短路击穿放电）故障表现为乙炔和氢气含量增大。
2.2过热故障
　　过热故障分两种:导电回路过热故障和导磁回路过热故障。以主变压器为例，其导电回路过热故障包括分接开关接触不良、引线接头接触不良和低压绕组股间漏磁不均在焊接头处形成电位差及涡流等，导磁回路过热故障包括铁芯漏磁过热、铁芯多点接地等。引起放电故障的原因是设备长期过热状态下运行造成设备绝缘的劣化，严重的将发展为放电故障。当设备过热较为严重时其介质损耗将增大，当设备仅发生绝缘油的低温热解时，常称之为裸金属过热。故障表现为烃类气体含量增大，其中以甲烷和乙烯为主，两者含量之和占总烃的80以上。当故障点的温度较低时，甲烷为主要特征气体，故障点的温度升高，乙烯所占比例增加，也成为特征气体的主要部分，同时油中氢气含量增加。当过热故障涉及到固体绝缘时除上述低分子烃类气体外，还将有大量的一氧化碳和二氧化碳产生。
2.3电热综合性故障
　　电热综合性故障包括导电回路过热故障及因设备长期过热状态下运行造成设备绝缘的劣化发展形成的放电故障。

3充油电气设备故障判断方法
3.1根据油中溶解特征气体含量与特征气体注意值比较进行判断。
　　目前常规电气试验方法对故障的早期诊断效果不理想，气相色谱分析法可以较为灵敏诊断充油设备早期潜伏性故障。把油中溶解特征气体含量与特征气体注意值比较可以粗略判断设备有无内部故障。特征气体主要包括总烃（c1 c2）、c2h2、h2、co、co2等。
3.2根据设备油中溶解特征气体的产气速率判断
　　设备特征气体含量超过注意值要及时分析处理，有的设备特征气体虽低于注意值，若含量增长迅速，也应引起注意，特征气体产气速率是判定设备故障严重程度及发展趋势的主要依据。统计分析结果表明:不同类型故障的产气速率是不同的，一般的过热性故障比放电性故障产气速率慢;过热性故障和放电性故障的特征气体的增长速率也是不同的，过热故障ch4和c2h4的增长速率较快，放电故障c2h2和h2增长速率较快，而ch4和c2h4的增长速率则相对较慢。
3.3iec599-1978是采用三比值法进行判断
　　部颁《导则》采用国际电工委员会（iec）提出的特征气体三比值法，作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。iec三比值法是1977年罗杰斯提出的。油纸复合绝缘设备故障情况下裂解产生烃类气体。由于不同的化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，绝缘油随着故障点的温度的升高依次裂解生成烷烃、烯烃、炔烃。根据h2、ch4、c2h6、c2h4、c2h2五种气体的相对浓度与温度的相互依赖关系，并选用了两种溶解度和扩散系数相近的气体组分的比值作为判断故障性质的依据，从而消除了油的体积效应的影响，可得出故障状态较可靠的判断。对于气体含量正常的设备，比值没有意义。表2是220kv某变电站间隔1电流互感器油色谱三比值法分析结果范例，该设备色谱分析超标严重，我们采取了更换措施，有效地预防了事故的发生。
表2220kv某变电站间隔1电流互感器油色谱
三比值法分析结果

3.4iec新色谱分析导则（iec60599-1999）气体比值故障判断
　　iec60599-1999导则是iec599-1978导则的修订版。新色谱分析导则是直接利用c2h2/c2h4、ch4/h2、c2h4/c2h6基本气体比值的数值进行故障类型判断。新导则的优点是:判断不确定率很低。新导则每一类故障对应一种混合特征气体组成模式。表3归纳了新色谱导则分析6种故障的判断方法。
表3iec60599-1999典型故障类型及判别

　　表3判别法对各种充油电气设备适用，某些特殊设备的比值在数值上会略有出入，如局部放电故障时，互感器和套管的ch4/h2分别小于0.2和0.07。
iec60599-1999还给出了不同类型的设备油中各特征气体含量的典型值（注意值）。这些典型值更为切合实际。列举了不同类型高压充油设备的典型故障及实例。新色谱分析导则的推广应用工作尚需要省技术监督部门深入的技术培训、指导。

4防范措施
　　电力设备预防性试验是检查、鉴定设备的健康状况，防止设备在运行中发生损坏的重要措施。《电力设备预防性试验规程》是电力设备全过程管理工作的重要组成部分。坚持“安全第一，预防为主”，我们严格按照《电力设备预防性试验规程》标准规定的试验检测周期对所管辖的设备进行色谱监督，对色谱异常的设备（如气体浓度超过注意值、相对产气率大于10）进行跟踪分析，并结合电气试验，查明原因，根据具体情况采取缩短试验周期、加强监视、限制负荷等措施;对于超标严重的设备，果断采取了更换措施，有效地预防了事故的发生。
　　对于变压器等重要设备，积极创造条件进行在线监测方面的研究，对油色谱力争做到更及时、准确的监测，保障设备的安全稳定运行。◎

参考文献
[1]朱贵珍.充油电气设备故障与绝缘油中气体色谱的关系，《新疆电力》，1998.3
[2]李永贤.提高气相色谱分析方法诊断变压器故障正确率，《西北电力技术》，1993.3

来源：电气商情网

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