高效诊断变压器进水受潮问题

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：应当指出,测量运行中变压器油中含水量时,应注意温度的影响,尽量在顶层油温高于50℃时采样,否则难以判断。(三) 传统的电气试验法传统的电气试验方法,如测量绕组的绝缘电阻、吸收比、tanδ、直流泄漏电流以及测量油的绝缘强度,可以间接地定性了解变压器进水受潮情况,所以仍是现场广泛采用的方法。例如,某台6300kVA、110kV变压器套管进水事故后,将110kV引线根部的绝缘剥下来用火烧时能听到微弱的吱吱响声。

(一) 测量油中含水量

测量油中的含水量可以直接监视变压器进水受潮情况。《规程》(DL/T 596—1996)规定的测量方法有两种:

1.库仑法 (GB 7600—87测定方法)

库仑法是一种电化学方法,它是将库仑仪与卡尔·费休滴定法结合起来的分析方法。当被测试油中的水分进入电解液 (即卡尔·费休试剂,简称卡氏试剂)后,水参与碘、二氧化硫的氧化还原化学反应,在呲啶和甲醇的混合液中相混合,生成氢碘酸呲啶和甲基硫酸呲啶,消耗了的碘在阳极电解产生,从而使氧化还原反应不断进行,直至水分全部耗尽为止。根据法拉第定律,电解产生的碘是与电解时耗用的电量成正比。其反应式如下

从以上反应式中可以看出,1g分子的碘,氧化1g分子的二氧化硫,需要1g分子水。所以1g分子碘与1g分子水的当量反应,即电解碘的电量相当于电解水所需的电量。即1mg 水对应于10.72eC。根据这一原理,就可以直接从电解的库仑数计算出水的含量。其计算公式为

被试油含水量用ppm 表示时,为

式中 Q——分析被试油时进样后仪器显示的电量的平均值,mC;

Q0——与被试油分析相同时间进行空白试验时仪器显示的电量,mC;

V——被试油一次进样的体积,ml;

D——被试油的视密度或称重法求取的密度,g/ml。

目前国内使用较多的是国产YS—2、WS—1型微水测定仪和日本生产的微量水分测定仪。

2.气相色谱法 (GB 7601—87测定方法)

这个方法是采用以高聚物为固定相的直接测定法,其测定原理是将试油中的水分在汽化加热器适当温度下汽化后,用高分子微球为固定相进行分离,然后用热传导检测器进行检测,并采用峰高定量法计算出水分的含量。具体计算方法请参阅GB 7601—87。

应当指出,测量运行中变压器油中含水量时,应注意温度的影响,尽量在顶层油温高于50℃时采样,否则难以判断。这是因为在不同的温度下溶解在油中的水分有不同的饱和溶解量,饱和溶解值随温度升高而增大,因而在高温下,绝缘纸中水分进入油中,当温度下降时,油中水分有一部分将向纸中扩散,使油的含水量下降。一般来说,运行温度越高,纸中水分向油中扩散越多,因而使油中含水量增高。实现平衡需要一个较长的过程 (以月计)。因此,用油中含水量的多少来肯定或否定变压器的受潮是很不全面的。特别是在环境温度很低,而变压器又在停运状态下测出的油中很低的含水量,不能作为绝缘干燥的惟一判据。相反,在变压器运行温度较高 (不是暂时的升高)时,所测油的含水量很低,倒是可以作为绝缘状态良好的依据之一。因此,测量油中含水量应在较高运行温度下进行。

由上所述,温度变化时,纸中含水量与油中含水量有一个平衡过程。按理,在高温时,纸中含水量将随油中水分的增加而减小,当温度降低时,油中水分将被纸吸收,使纸的含水量增高。但计算结果表明,在密封条件较好的变压器中,如果没有外部水分的渗入,在不同温度下引起油中水分的变化量即使全部与绝缘纸的变化量相平衡,纸中含水量的变化幅值也是很小的。因油中含水量是以10-6表示,而纸中的含水量以10-2表示。变压器中纸含水量的绝对量要比油中多得多。设变压器用油量为用纸量的10倍 (实际要低),随温度变化油中含水量如果达到100×10-6(实际要小得多)的变化值,由此计算纸中相应水分的变化量也只有0.1%。对纸而言,这是一个无关大局的值。因此,不能根据某一温度下测得的油中含水量直接从文献中的油纸含水量与温度平衡曲线中去推测纸的含水量。可以认为不同的平衡曲线都是在不同的系统内部条件下获得的,即除油、纸系统中原有的水分外,还有外界空气中水分渗入了平衡系统。如果变压器确已受潮,也就意味着平衡系统内部条件发生了变化,即有外界的水分进入,运行多年老化的结果,也会增加一定水分。利用热油循环干燥变压器就是让纸里的水分不断地扩散到油中去,并不断地滤去油中接近饱和的水分,减少平衡系统内的水分。所以可以利用该变压器不同温度下的油的相应含水量的变化范围 (纸中水分基本不变)来判断是否符合平衡曲线的规律,作为辅助性判断,如果差别很大,则可能受潮。

(二) 测量油中溶解氢气含量

近几年来,在搞好微水含量测试的同时,有人探索应用气相色谱分析方法分析油中溶解氢气的含量来诊断变压器绝缘受潮情况。实践证明,这种方法是可行的。

由于变压器内部存在电、热性故障时,都会产生氢气,所以为了判断正确,要抓住受潮后油中氢气含量变化的特点:

(1)油中烃类组分含量正常,而油中含氢量单项偏高。

(2)油中含氢气量的高低与微水含量呈正比关系,且含氢气量的变化滞后于微水含量的变化。

例如,某发电厂的一台120 MVA 的电力变压器,强迫油循环水冷,油量为22.7t,1969年6月投运。投运后,从1984～1989年的色谱分析结果知,油中烃类气体含量正常,氢含量单项偏高。1988年7月,油中氢气含量骤增至485×10-6,用真空滤油机对绝缘油脱气、脱水处理,两个月后含氢量又增至321×10-6,微水含量在 (44～68)×10-6之间。1988年10月吊罩检查未见异常,但换油后8个月,油中氢气含量又增高至538×10-6。1990年3月,对该变压器绕组进行真空加热,干燥处理,使得运行正常。

(三) 传统的电气试验法

传统的电气试验方法,如测量绕组的绝缘电阻、吸收比、tanδ、直流泄漏电流以及测量油的绝缘强度,可以间接地定性了解变压器进水受潮情况,所以仍是现场广泛采用的方法。

有的单位提出,如果所测引线根部的介质损耗因数超过10%,则说明套管进水受潮。例如,某台6300kVA、110kV变压器套管进水事故后,将110kV引线根部的绝缘剥下来用火烧时能听到微弱的吱吱响声。又测量A、C 两相110kV引线根部的介质损耗因数tanδ,其结果A 相为28.7%,C相为33.5%,说明引线受潮,套管进水。

高效诊断变压器进水受潮问题

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