主變氣體含量異常與處理

1、主變氣體含量異常與處理第1頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日主變氣體含量異常分析及處理 劉險峰、姬林平、李瑞永河南華潤電力首陽山有限公司, 河南 洛陽 471943第2頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日 目 錄 設 備 簡 介 事 件 現(xiàn) 象 故 障 分 析 經(jīng) 驗 分 享 引 言第3頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日 引 言 氣體含量異常變壓器事故 2008年2月5日 某廠4主變A相損壞，該變壓器2005年12生產(chǎn)， 2006年6月28日首次帶電運行 。第4頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第5頁

2、，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第6頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第7頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日 引 言 首陽山項目主變氣體異常 2008年12月13主變氣體根據(jù)在線監(jiān)測裝置報警信息及油中氣體色譜分析結果，及時發(fā)現(xiàn)并處理了一起主變內部放電性故障，成功避免了一起主設備損壞事故的發(fā)生。第8頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日設備簡介首陽山項目主變采用單相單體式戶外型油浸強油風變壓器 型號：DFP-240000/500 額定容量:240MVA 額定電壓為 ： H.V. 525322.5% kV

3、LV 22 kV 生產(chǎn)廠家:常州東芝變壓器有限公司 生產(chǎn)日期:2005年08月 投產(chǎn)日期:2006年10月 主變配置有HYDRAM 201i型智能變壓器早期故障在線檢測系統(tǒng)第9頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第10頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第11頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日2009年12月13日05:06，2機組DCS發(fā)“2主變內部氣體濃度含量高、主變IDD裝置告警任一故障存在”報警。就地檢查B相氣體氣體在線監(jiān)視裝置濃度顯示為100ppm。告警后色譜分析數(shù)據(jù)： 事件現(xiàn)象第12頁，共31頁，2022年，5月2

4、0日，19點15分，星期日事件現(xiàn)象歷史化驗數(shù)據(jù)第13頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第14頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第15頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第16頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第17頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日第18頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日油氣機理分析油浸變壓器大多采用油紙組合絕緣，當內部發(fā)生潛伏性故障時，油紙會因受熱分解產(chǎn)生烴類氣體。由于含有不同化學鍵結構的碳氫化合物有著不同的熱穩(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障

5、點溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴。每一種烴類氣體最大產(chǎn)氣率都有一個特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質下產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類氣體。CH4 C2H6 C2H4C2H2 Co Co2 H2第19頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日正常運行的老化過程產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳。在油絕緣中存在局部放電時，油裂解產(chǎn)生的氣體主要是氫和甲烷。在故障溫度高于正常運行溫度不多時，產(chǎn)生的氣體主要是甲烷。隨著故障溫度的升高，乙烯和乙烷逐漸成為主要特征。在溫度高于1000時，例如在電弧弧道溫度（3000以上）的作用下，油裂解產(chǎn)生的氣體中含有較多的乙炔，如果故障涉及

6、到固體絕緣材料時，會產(chǎn)生較多的一氧化碳和二氧化碳。油氣機理分析第20頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日特征氣體油氣機理分析第21頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日即電弧放電：故障產(chǎn)氣量大、氣體劇烈產(chǎn)生，運用測定油中溶解氣體的方法不容易對其診斷，往往是在出現(xiàn)故障（輕瓦斯發(fā)信動作）后，我們才能根據(jù)油中氣體、瓦斯成分的分析，對變壓器的故障性質和嚴重程度進行診斷。主要是乙炔和氫，其次是乙烯和甲烷，若涉及固體絕緣，CO的含量也比較高。一般是電火花放電，故障氣體主要是乙烯和氫。由于其故障能量較小，總烴一般不會高 。其產(chǎn)氣特征是氫組分最多（占氫烴總量的85以上

7、），其次是甲烷。局部放電的后果是絕緣老化，如任其發(fā)展，會引起絕緣損壞，甚至造成事故。 低能放電 高能放電 局部放電油氣機理分析第22頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日放電溫度根據(jù)#2主變B相異常氣體色譜試驗數(shù)據(jù)，用經(jīng)驗公式估算故障點的發(fā)熱溫度為T3221g（C2H4C2H6）5252009/12/13 9:10時： T3221g（C2H4C2H6）5253221g（18326.4）525 11022009/12/13 14:00時：T3221g（C2H4C2H6）5253221g（22.006.3）525 110第23頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，

8、星期日根據(jù)IEC三比值法(以2009/12/13 9:10油樣計算) C2H2C2H442.2418.322.25，比值編碼為1； CH4H219.81108.720.182， 比值編碼為0； C2H4C2H618.326.492.86，比值編碼為1，（第二次比值編碼為2）； 判定故障編碼是101或者102,對運行中的變壓器，當油中溶解的氣體含量達到1 ppm時，應進行追蹤分析，查明原因。應該指出，油中乙炔是電弧放電的特征氣體。初步判斷為電弧放電三比值計算第24頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日 絕緣材料分析為徹底調查放電原因，在夾持件和輔助絕緣板上發(fā)黑的部位取樣，進行

9、成份分析試驗。試驗在上海復旦大學國家微電子材料與元器件微分析中心進行，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡，配以X光能量色散譜（EDX）分析系統(tǒng)，試驗電壓為20KV，在電子顯微鏡下直接觀察。試驗總共在不同樣品上取樣個 第25頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日絕緣材料分析試驗樣8的頻譜與影像圖 試驗樣8經(jīng)多次打點后，發(fā)現(xiàn)Fe峰值較高，并有少量的Al、K、Ca、Mg、Si等試樣11又發(fā)現(xiàn)一小圓球，對小圓球打點發(fā)現(xiàn)Fe、Mg、Si峰值較高,并有少量的Al、Ca、Ti等 第26頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日 試驗中發(fā)現(xiàn)了多種金屬，有部分金屬含量偏高，11個試樣具

10、體成份統(tǒng)計 絕緣材料分析第27頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日試驗結論： 正常紙板除C、O元素外沒有其他金屬元素，從成份分析試樣可以看出，有多個小圓球顆粒，從分析數(shù)據(jù)看，支撐件發(fā)黑部位測出有Fe、Mg、Ca、Al、K、Zn、Ti、Na等多種金屬元素，尤其是Fe含量較高，所以判斷本次擊穿是由于紙板內金屬異物導致。 絕緣材料分析第28頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日回顧整個事件的處理過程，正是由于在第一時間里果斷安排主變停運搶修，才沒有造成事故的擴大。而時間的贏得是因為我們的變壓器裝有GE公司的早期故障在線檢測裝置，在故障發(fā)生的初期預報了異常的存在，為我們的正確決策贏得了時間，同時搶修過程的控制也大大縮短了停機時間。經(jīng)驗分享第29頁，共31頁，2022年，5月20日，19點15分，星期日全力抓好過程控制，盡可能縮短搶修時間 做好變壓器油務監(jiān)督是保證變壓器正常運行的基礎,變壓器內產(chǎn)生電弧放電，伴隨而產(chǎn)生高溫，油分子鏈斷裂，故乙炔出現(xiàn)一