2017年電氣工程師供配電備考重點(diǎn)色譜分析

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　　變壓器色譜分析故障判別方法

　　電力變壓器故障檢測主要有電氣量檢測和化學(xué)檢測方法。化學(xué)檢測主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產(chǎn)氣速率和三比值法進(jìn)行分析判斷，它對變壓器的潛伏性故障及故障發(fā)展程度的早期發(fā)現(xiàn)具有有效性。實(shí)際應(yīng)用過程中，為了更準(zhǔn)確的診斷變壓器的內(nèi)部故障，色譜分析應(yīng)根據(jù)設(shè)備歷史運(yùn)行狀況、特征氣體的含量等采用不同的分析模型確定設(shè)備運(yùn)行是否屬于正常或存在潛伏性故障以及故障類別。

　　0.引言

　　變壓器故障診斷中應(yīng)綜合各種有效的檢測手段和方法，對得到的各種檢測結(jié)果要進(jìn)行綜合分析和評判，根據(jù)DL/T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)順序，通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測的方法，在不停電的情況下，對發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效。經(jīng)驗(yàn)證明，油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)，它們之間存在不同的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系。

　　1.電力變壓器的內(nèi)部故障主要有過熱性、放電性及絕緣受潮等類型

　　1.1過熱性故障是由于設(shè)備的絕緣性能惡化、油等絕緣材料裂化分解。又分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。裸金屬過熱與固體絕緣過熱的區(qū)別是以CO和CO2的含量為準(zhǔn)，前者含量較低，后者含量較高。

　　1.2放電性故障是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電效應(yīng)導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能惡化。又可按產(chǎn)生電效應(yīng)的強(qiáng)弱分為高能放電、低能量放電和局部放電三種。

　　1.2.1發(fā)生電弧放電時，產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體。這種故障在設(shè)備中存在時間較短，預(yù)兆又不明顯，因此一般色譜法較難預(yù)測。

　　1.2.2火花放電，是一種間歇性的放電故障。常見于套管引線對電位未固定的套管導(dǎo)電管，均壓圈等的放電;引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電;分接開關(guān)撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體，但由于故障能量較低，一般總烴含量不高。

　　1.2.3局部放電主要發(fā)生在互感器和套管上。由于設(shè)備受潮，制造工藝差或維護(hù)不當(dāng)，都會造成局部放電。產(chǎn)生氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當(dāng)放電能量較高時，也會產(chǎn)生少量的乙炔氣體。

　　1.3變壓器絕緣受潮時，其特征氣體H2含量較高，而其它氣體成分增加不明顯。

　　值得注意的是，芳烴含量問題。因?yàn)樗哂泻芎玫?ldquo;抗析氣”性能。不同牌號油含芳烴量不同，在電場作用下產(chǎn)生的氣體量不同。芳烴含量少的油“抗析氣”性能較差，故在電場作用下易產(chǎn)生氫和甲烷，嚴(yán)重時還會生成蠟狀物質(zhì);而芳烴含量較多的絕緣油“抗析氣”性能較好，產(chǎn)生的氫氣和甲烷就少些，因此，具體判斷時要考慮這一因素的影響。

　　2.色譜分析診斷的基本程序

　　2.1l/L，CO2/CO比值在7左右時，屬于正常范圍;而密封變壓器中的CO2/CO比值一般低于7時也屬于正常值。

　　3.6應(yīng)用舉例

　　3.6.1濟(jì)源供電公司220KV虎嶺變電站3#主變，1978年生產(chǎn)，1980年投運(yùn)至今已運(yùn)行28年，接近設(shè)備的壽命期。從2004年開始的油色譜報(bào)告分析中就存在多種氣體含量超標(biāo)現(xiàn)象，具體數(shù)據(jù)見表2

　　表2虎嶺變2#主變油色譜分析報(bào)告

　　對上述數(shù)據(jù)跟蹤分析，有不同程度乙炔、乙烯、總烴超過注意值，考慮變壓器運(yùn)行年限、內(nèi)部絕緣老化，結(jié)合外部電氣檢測數(shù)據(jù)，認(rèn)為該變壓器可繼續(xù)運(yùn)行，加強(qiáng)跟蹤，縮短試驗(yàn)周期。目前此變壓器仍在線運(yùn)行。

　　3.6.22003年4月15日，35KV黃河變電站1#主變預(yù)試時發(fā)現(xiàn)氫氣含量明顯增長。變壓器型號為：SL7-5000KVA/35，2001年8月投運(yùn)，具體色譜數(shù)據(jù)如下：

　　分析結(jié)果:色譜分析顯示氫氣含量雖未超過注意值，但增長較快，為原數(shù)值的12倍，其它特征氣體無明顯變化，說明變壓器油中有水份在電場作用下電解釋放出氫氣，同時對油進(jìn)行電氣耐壓試驗(yàn)，擊穿電壓為28KV，微水測定為80ppm，進(jìn)一步驗(yàn)證油中有水份存在。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)防暴筒密封玻璃有裂紋，內(nèi)有大量水銹，外部水份通過此裂紋進(jìn)入變壓器內(nèi)部。經(jīng)處理后變壓器油中氫氣含量恢復(fù)正常。

　　4.故障產(chǎn)氣速率判斷法方法

　　4.1l/L/月可能存在嚴(yán)重故障。但是，對總烴起始含量很低的變壓器不易采用此判據(jù)。

　　4.2根據(jù)總烴含量、產(chǎn)氣速率判斷故障的方法

　　4.2.1總烴的絕對值小于注意值，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，則變壓器正常;

　　4.2.2總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，則變壓器有故障，但發(fā)展緩慢，可繼續(xù)運(yùn)行并注意觀察。4.2.3總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率為注意值的1～2倍，則變壓器有故障，應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，密切注意故障發(fā)展;

　　4.2.4總烴大于注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率大于注意值的3倍，則設(shè)備有嚴(yán)重故障，發(fā)展迅速，應(yīng)立即采取必要的措施，有條件時可進(jìn)行吊罩檢修。

　　4.2.5應(yīng)用舉例

　　2006年6月2日，濟(jì)源供電公司110KV星光變1#主變投運(yùn)，投運(yùn)時油色譜分析報(bào)告為:

　　投運(yùn)后1個月，2006.7.21號開始跟蹤，具體所測數(shù)據(jù)如下:

　　分析結(jié)果:從7月～8月份跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為，特征氣體含量屬正常范圍，產(chǎn)氣速率較小，考慮是新投運(yùn)變壓器，繼續(xù)跟蹤運(yùn)行;9月份后發(fā)現(xiàn)乙烯、乙炔、總烴含量超過注意值，同時產(chǎn)氣速率超過15%，乙炔、氫氣增長較快。結(jié)合投運(yùn)時電氣交接試驗(yàn)情況，此變采用ABB油氣套管，且變壓器出廠時雖做局部放電試驗(yàn)，但油氣套管未進(jìn)工廠是在現(xiàn)場組裝的。由于變壓器套管直接與GIS設(shè)備連接，交接時無法進(jìn)行主變局放試驗(yàn)。通過特征氣體產(chǎn)生率、三比值法判斷內(nèi)部可能有火花放電存在，懷疑高壓引線與套管連接處可能存在缺陷。經(jīng)常規(guī)電氣試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，放油后檢查發(fā)現(xiàn)，套管未端屏蔽罩固定螺絲三個中有一個較松動，但無明顯放電痕跡，緊固后對油進(jìn)行脫氣處理，主變試運(yùn)至今色譜分析正常。

　　5.根據(jù)三比值法分析判斷方法

　　所謂的IEC三比值法實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改進(jìn)方法。通過計(jì)算，C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的值，將選用的5種特征氣體構(gòu)成三對比值，對應(yīng)不同的編碼，分別對應(yīng)經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出的不同故障類型。應(yīng)用三比值法應(yīng)當(dāng)注意的問題：

　　5.1對油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義。

　　5.2只有油中氣體各成份含量足夠高，氣體成分濃度應(yīng)不小于分析方法靈敏度極限值的10倍，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能進(jìn)一步用三比值法分析其故障性質(zhì)。如果不論變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就有可能將正常的變壓誤判斷為故障變壓器，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

　　5.3應(yīng)用舉例

　　2006年4月30號，110KV濟(jì)源變2#主變差動、瓦斯動作跳閘，油色譜分析報(bào)告為：

　　分析結(jié)果：變壓器差動、瓦斯繼電器同時動作，甲烷、乙烯、乙炔、氫氣、總烴含量均超過注意值數(shù)倍，可直接采用三比值法判斷故障類型。查編碼為102，屬高能放電故障，可能會出現(xiàn)工頻續(xù)流放電、繞組之間或繞組對地之間的絕緣油發(fā)生電弧擊穿、調(diào)壓開關(guān)切斷電源等;結(jié)合外部電氣試驗(yàn)測得B相高壓繞組直流電阻不平衡率達(dá)25%，初步判斷為B相繞組有嚴(yán)重電弧故障。吊罩檢查發(fā)現(xiàn)B相高壓繞組中性點(diǎn)處出現(xiàn)嚴(yán)重匝間短路，并有電弧放電痕跡，主變本體損壞嚴(yán)重。

　　6.結(jié)束語

　　變壓器油中氣體含量色譜分析方法能有效診斷變壓器內(nèi)部潛伏性故障的早期存在。具體應(yīng)用中要根據(jù)故障或缺陷的不同發(fā)展階段，采用不同的分析方法，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況及外部電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮油化學(xué)檢測的靈敏性，正確評判設(shè)備狀況或制定針對性的檢修策略，提高變壓器的運(yùn)行可靠性。

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　　注冊電氣工程師供配電考試分為專業(yè)供配電和公共供配電，分2個半天進(jìn)行，各為4小時，一般上午為統(tǒng)一試卷，下午為分專業(yè)試卷(發(fā)輸變電專業(yè)和供配電專業(yè)試卷相同率在95%以上，有些題目側(cè)重點(diǎn)不同)。

　　專業(yè)考試分專業(yè)知識和專業(yè)案例兩部分內(nèi)容，每部分內(nèi)容均分2個半天進(jìn)行，每個半天均為3小時。參加供配電考試或?qū)I(yè)考試的考生應(yīng)分別在當(dāng)次考試內(nèi)通過全部應(yīng)試科目。專業(yè)考試均分為2天，第一天為專業(yè)知識考試，成績上、下午合并計(jì)分;第二天為專業(yè)案例考試，成績上、下午合并計(jì)分?？荚嚂r間每天上、下午各3小時。專業(yè)考試為非滾動管理考試，考生應(yīng)在一個考試年度內(nèi)通過全部考試。第一天為客觀題，上、下午各70道題，其中單選題40題，每題分值為1分，多選題30題，每題分值為2分，試卷滿分200分;第二天為案例題，上午25道必答題，下午25道必答題(對于有選擇作答的25道必答題，如考生在答題卡和試卷上作答超過25道題，按題目序號從小到大的順序?qū)ψ鞔鸬那?5道題評分，其他作答題無效)，每題分值為2分，試卷滿分100分。