气相色谱测定绝缘油中溶解气体组份含量的实践
陈朝晖
(广东深圳大亚湾核电站 深圳 518124)
E2mail:chensmith@FM365.com
摘 要 讨论利用气相色谱测定绝缘油中溶解气体组份含量的方法在电力系统的应用。介绍了用这种方法在大亚湾核电站的监测对象,联系核电站的实际运行情况,介绍了它在联变、主变上的应用情况。
关键词 气相色谱;溶解气体;绝缘油中图分类号 TP216.3
ApplicationoftheAnalysisDissolvedGasesinTransformerOilbyGasChromatographyMethodChenChaohui(DayaBayNuclearPowerStation,Shenzhen,Shenzhen 518124,P.R.China)
Abstract Theanalysisofdissolvedgasesintransformeroilbygaschromatographyhasbeenwidetyusedinpowersystem,ThispaperintroducesthemonitorobjectandmethodbythiswayinDayaBayNuclearPowerSta2tion.AndtheapplicationinLinkTransformerandMainTransformerisdescribed.
Keywords Gaschromatography;dissolvedgases;transformeroil
联变:两台400/500KV 900MVA 日本MITSUBISHI
1 引 言
随着我国经济的大力发展以及对外经济开放的
不断深入,电力能源起着越来越重要的作用。电力系统中,电压等级、变压器的容量在不断增大,从而如何正确地预测运行中的变压器的潜伏性故障对于防止事故、确保安全发电是极为重要的。我国从60年代中期开始使用的气相色谱法,能通过检测溶解于绝缘油中的各种气体组份的含量,并根据特征气体的含量、产气速率等正确评估充油电气设备的故障、现状及发展趋势,从而合理安排生产与检修。
公司制造。
辅变:两台 32MVA 220/6.8KV 法国ALSTHOM公
司制造。
北区220KV主变:1台 18MVA 日本MITSUBISHI公
司制造。
3 测定方法
311 引用标准
GB7595287 运行中变压器油质量标准(国标)GB7597287GB7252287SD3042GB/T14542293DL/T59621996
电力用油取样方法(国标)
变压器油中溶解气体分析和判断导则
(国标)
2 被测对象表
主变:两组1125MVA主变压器,每组由3台375MVA单
相变压器组成,共6台;变比26KV→400/500KV,英国GEC公司制造。
厂变:每台机组两台,共4台。厂变A:68/(34+34)
MVA,厂变B:25MVA,变比26KV→6.9KV,英国GEC公司制造。收稿日期:2001-03-22
绝缘油中溶解气体组份含量测定法(原能源部标准)
运行中变压器油维护管理导则(国标)电力设备预防性试验规程
312 采用仪器
HP60(1999年以前使用HP5880A)气相色谱
仪,恒温定时振荡器,混合标准气体由国家电力总公司(原电力部)指定的北分氦普气体工业有限公司提供。
作者简介:陈朝晖,男,1969年生,湖南人,1991年成都科技大学(现为四川大学)应用化学系毕业。现为广东核电合营有限公司工程师,主要从事仪器分析应用、油务监督工作。
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313 各种注意值及热点温度估算公式
续表3
5678
我国的国标对油中主要气体含量制定了一些注意值(即油中主要气体含量超过下面这些数值后,应引起我们的关注,并采取一些必要的措施):
①总烃 150PPM 氢150PPM 乙炔5PPM(500KV变压器为1PPM);
②总烃绝对产气速率 开放式变压器0.25ML/H,隔膜式0.5ML/H;
③总烃相对产气速率 10%/月对于热点温度估算,经常使用的公式有:温度在400℃以上
CO2(PPM)
(PPM)+525(℃)T=322log
CO(PPM)
温度在300℃以下
CO2(PPM)
(PPM)+373(℃)T=-241log
CO(PPM)
温度在300℃～400℃
CO2(PPM)(PPM)+660(℃)T=-1196log
CO(PPM)低于150℃的热故障
150～300℃低温范围
0000
0222
1012
的过故障
300～700℃中等温度范围
的热故障高于700℃高温范围
的热故障
315 色谱流程(见图1)
4 引用表格(见表1～表3)
表1 不同故障类型产生的气体组份
故障类型油过热
油和纸过热油、纸绝缘中局部放电
油中火花放电油中电弧油和纸中电弧进水受潮或油中气泡
主要气体组份
CH4,C2H4
CH4,C2H4,CO,CO2H2,CH4,C2H2,CO
C2H2,H2H2,C2H2
H2,C2H2,CO2,CO
H2
CH4,C2H4,C2H6CH4,C2H4,C2H6
次要气体组份
H2,C2H6H2,C2H6C2H6,CO2
我们采用一次进样,开始时样品通过柱Ⅱ(MOLECULARSIEVES13X,3FT,80/100MESH)和柱Ⅰ(PORAPAKN,10FT,45/60MESH),此时用(TCD)测H2,O2(N2),用(FID)测CH4,CO;六通阀切换后,样品只通过柱Ⅱ,用(FID)测CO2,C2-C3。
316 日常监测制度
据GB/T14542293的规定,结合大亚湾核电站的实际情况,1号机组、2号机组的主变因总烃增长速率快,从1996年开始实行每个月做一次色谱分析,并做总烃增长速率统计和趋势分析(近几年的总烃趋势图见图2、图3)。对于主变以外的其它变压器,我们均每年做两次绝缘油中溶解气体组分含量分析,没有发现异常。
设备出现异常时,根据需要增加分析次数。
表2 三比值法的编码规则
特征气体
的比值
<0.10.1～11～3>3
比值范围编码
C2H2/C2H4
0112
CH4/H2
1022
C2H4/C2H6
0012
4 联变故障
1994年2月8日,2号联络变压器(590TR)在开
表3 判断故障性质的三比值法
序号
01234
关站进行倒闸操作406JS隔离刀闸时,断路器405JA、451JA突然跳闸,轻、重瓦斯动作。我们立即对油箱上、下部取样做油中溶解气体色谱分析(为准确起见,
故障性质
C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6
比值范围编码
无故障
低能量密度的局部放电高能量密度的局部放电
低能量放电高能量放电
0011→21
01100
0001→22
均取双样,2月8日、10日两次分析结果差别不大,我
们取2月8日的数据),具体数据见表4(单位:PPM)
表4 联变色谱数据
气体组分
CH4
C2H6113.334.6
C2H4167.1
C2H2192.6
H2192.6
CO208.7
CO2588.7352.6
ΣCi
4075.76.8
总可燃气
9598.8877.6
油箱上部1214.5
油箱下部82.5
1158.615.62741.92781.3
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用前面所述的方法对上面数据的分析。
a)C2H2,H2及ΣCi(总烃)全部超过国标的注意值,应特别关注;
b)综合油箱上、下部气体组分的含量,据表1同故障类型产生的气体组份可判断为油纸绝缘中局部放电电弧故障;
c)我们分别计算油箱上、下部的三对比值:C2H2/C2H4,1.4,1.2;CH4/H2,0.4,0.4;C2H4/C2H6,10.2,4.8;
d)根据表2查得其编码均为102,再据表3应用46
三比值故障判断法,此故障应属高能量电弧放电所引起;
e)据热点温度估算公式,可以近似计算出故障
点的温度(以上部为准,因故障后变压器停运,油中气体扩散不完全)
T=322log
C2H4(PPM)
)+525=850(℃
C2H6(PPM)
f)结论:此变压器发生过油纸绝缘中局部高能量
放电(电弧),故障点温度约850℃,应立即解体检查。
此变压器经厂家运回日本解体检查,发现故障点
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在500KV侧套管引下线的第一段线圈,其它都完好无损。分析变压器烧毁原因是500kV绕组的第一段线圈匝间绝缘击穿、短路,最后烧毁。这和我们色谱分析得出的结论相当吻合。1992年1号联变(490TR)烧毁的故障、原因也一样。
低温过热故障。其它各变压器结论相同。
d)故障点温度估算(以2号主变A相3月18日的数据为例)
829.5)+373=207(℃
170.3
其它各变压器计算方法相同,绝大部分在150～
T=-241log
5 主 变
511 营运历史
250℃。
e)从而,我们得出如下结论:主变存在150～250℃的低温过热故障。
f)其它单位的判断
1、2号主变压器相继于1992年4月、9月投入运
行,带厂用电运行;并分别于1994年2月、5月、投入
商业运行(满负荷)。两台主变自投运以来,一直存在总烃增长速率快的问题。
512 维修历史
变压器制造厂家GEC坚持认为总烃含量在正常
范围,不会对变压器的运行产生危害(标准BS5730:
(大亚湾核电站主变1979);但在1998年11月13日“
压器低温过热问题技术研讨会”召开前夕)承认存在150～300℃低温过热故障。
CLP(中华电力公司)试验结果为100～200℃低温过热。
从1994年至今,在1、2号主变已进行了改造:有载调压开关适配盖板换材改进、主油箱与调压开关油箱分隔改造、平衡换材改进、有载调压开关失步报警改造、有载调压开关油流继电器移位改造、低压套管仓通风系统改造、主变冷却系统改造、主变高压侧冷却改造。迄今共进行了七次大修,除第二次大修外,其余大修均对主变变压器油进行了滤油、脱气处理,将油中气体含量降到了很低的水平。
513 色谱数据分析
美国SHB(保险公司)试验结果为局部100～200℃过热(标准ANSI/IEEE)
深圳供电局及广东中试所的试验结果为100～300℃低温过热。
514 外部技术支持
a)1997年4月29日,成立了主变油质劣化处理
以2号机组主变A相1998年的两次色谱数据
(见表5,单位:PPM)为例(近几年总烃的增长趋势见图2、图3),运用前面的方法进行分析:
表5 2号机主变A色谱数据
日期
1998.3.181998.4.21
CH459.984.4
C2H638.767.2
C2H42.55.9
C2H200
H25.98.1
CO170.3108.8
CO2829.5954.8
小组,着手解决电站主变油及变压器本身可能存在的
问题;
b)1998年11月17日至18日“,大亚湾核电站主变压器低温过热问题技术研讨会”在核电站培训中心举行;
c)2000年8月21日至22日“大亚湾主变过热,问题研讨会”在核电站公关中心举行。
515 小结
ΣCi
101.1157.5
总可燃气
277.3274.4
a)气体主要成份为CO,CO2,CH4,C2H6,微量的C2H4和H2,没有C2H2,故认为油中存在低温热点。
b)总烃产气速率考察:
电站多年来实施的各种改造,已基本排除了变压器外部过热的各种因素,从而可以认为主变150～300℃的低温过热是因为变压器内部的设计问题引起的,而且极有可能是因为漏磁问题而引起。对于这一点,国内的多名色谱、高压、变压器专家均给予肯定,变压器制造厂家GEC也予以承认。
从1998年开始,主变的总烃呈逐年下降的趋势;到2000年末,两台主变的总烃均未达到150PPM的国标注意值。说明通过上面的一系列改造、处理,主变的运行温度已得到有效的控制,油质和绝缘老化状况也有很大程度的缓和,主变的低温过热问题已得到初步的控制,从而我们可通过适当的监测和维护来保证主变的连续安全运行。
大亚湾核电站1999年、2000年连续两次获得法
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Υa=157.5-101.1×90=6.9》0.25(ML/H)
34×240.9
Υr=157.5-101.1×100%=50%》10%
101.1×(34/30)
因总烃的两种产气速率均远远超出注意值,我们认为设备内部存在有故障点。
其它各变压器计算方法相同,结论也一样。
c)计算三对比值,仍以2号机主变A相的两次数据为例:
C2H2/C2H4,0,0;CH4/H2,10.2,10.4;C2H4/C2H6,0.06,0.09,其编码均为020,为150～300℃的
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国电力公司主办的核安全运行挑战赛冠军,且从参赛至2001年1月22日,已连续安全运行1000天。需要在实践中进一步完善与改进,以提高诊断的准确性、可靠性。
6 结 论
实践证明,绝缘油中溶解气体色谱分析,在大亚
湾核电站的应用是成功的,它在我们的联变故障定性、主变低温过热故障判断等方面起了很重要的作用。它能尽早地发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障,是监督与保障设备运行的一个重要手段,同时它对设备故障后的定性有一定的指导和帮助作用。
绝缘油中溶解气体色谱分析的上述诊断方法,还
参考文献
[1]变压器油中溶解气体分析和判断论文集(第一集),水利电力部电
力科学研究院高压研究所编,1985.10
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[3]美国变压器维护协会编著,许维宗、肖明相等翻译.变压器维护指
南,武汉:华中、湖北电力试验研究所出版,1981年版
[4]电力工业部电厂化学标准化技术委员会油分专业委员会编.电力
用油质量及试验方法标准汇编,北京:中国标准出版社出版,1995
流动注射化学发光法测定复杂物料中的铌和钽刘丽莉 王洪艳 李俊峰(吉林大学化学系 长春 130026)
E2mail:WHY1954@263.net
摘 要 利用在碱性介质条件下,铌和钽对鲁米诺2H2O22K3Fe(CN)6化学发光体系的抑制作用,结合在线离子交换方法分离干扰离子,达到在线检测的目的。验证了铌和钽对化学发光体系抑制的线性关系。方法的检出限是铌:μg/mL,钽:0104μg/mL。测定铌和钽的线性范围为011～1μg/mL。测定011μg/mL铌和钽9次的相对标准偏差0103
分别为415%和511%。
关键词 流动注射;化学发光;在线分离;铌;钽中图分类号 O65
DeterminationofNiobiumandTantaluminComplexSamplesby
FlowInjectionChemiluminescenceMethod
LiuLili, WangHongyan, LiJunfeng
(DepartmentofChemistry,JinlinUniversity,Changchun 130026,P.R.China)
Abstract Anon2linedeterminationmethodofniobiumandtantalumincomplexsamplesisreportedinthispaper.It’sbasedonthesuppressioneffectofniobiumandtantalumontheluminol2K3Fe(CN)62H2O2chemilu2minescencesystemundertheconditionofalkalinitycoupledwithon2lineionexchangemethodforseparatinginter2
μμferenceions.Thelinearrelationwastestified.Thedetectionlimitis0103g/mL(Nb),0104g/mL(Ta).Theμlinearrangeofthecalibrationcurveis011～1g/mL(NborTa).Therelativestandarddeviationis415%(for
Nb)and511%(forTa).
Keywords Flowinjection;chemiluminesence;on2lineseparation;niobium;tantalum
随着流动注射分析(FIA)的发展和普及,FIA仪
器与其它常规仪器联用已成趋势。流动注射与化学
收稿日期:2001-04-02
基金资助:本文系中国地质大调查资助课题,项目编号:20002010008026作者简介:刘丽莉,女,1999级硕士研究生,分析化学专业。联系人:王洪艳
发光分析联用,使FIA的快速分析和高精度与化学发光(CL)的高灵敏度相结合,为痕量组分的测定提供
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