閆佳文 胡偉濤 郭 鉻

（1.河北省電力公司職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心，石家莊 050031；2.河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070）

電力系統(tǒng)充油設(shè)備故障診斷是一項(xiàng)復(fù)雜的、經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的技術(shù)工作，電力設(shè)備故障產(chǎn)生的原因很多，電力生產(chǎn)現(xiàn)場要求技術(shù)人員能夠快速、有效、準(zhǔn)確地對故障進(jìn)行定性、定位。本文提出了一種電力系統(tǒng)充油設(shè)備故障定性、定位的方法，該方法為：第一步，以油色譜數(shù)據(jù)分析故障基本性質(zhì)；第二步，以電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)對故障定位和分析故障程度；第三步，在一、二步的基礎(chǔ)上結(jié)合輔助試驗(yàn)數(shù)據(jù)（運(yùn)行狀況、紅外檢測等帶電試驗(yàn)數(shù)據(jù)）得出故障部位及故障程度，簡稱為三步法。

1 “三步法”基本內(nèi)容

1.1 以油色譜數(shù)據(jù)分析故障基本性質(zhì)

當(dāng)前，絕緣油色譜分析主要有4種方法：三比值分析法、特征氣體分析法、產(chǎn)氣速率分析法、TD圖分析法。這里采用三比值分析法及特征氣體分析法，這兩種方法是油色譜分析中應(yīng)用最廣泛、最快捷的分析方法。以油色譜數(shù)據(jù)分析故障基本性質(zhì)的方法為：根據(jù)特征氣體體積分?jǐn)?shù)的比值K1、K2、K3（分別對應(yīng)（C2H2）/（C2H4）、（CH4）/（H2）、（C2H4）/（C2H6））的不同比值按表1規(guī)則編碼（見表1），再結(jié)合特征氣體判斷法對故障類型進(jìn)行初步判斷（見表2），最后判斷充油設(shè)備故障類型和大體部位（見表3）。即由油色譜分析確定故障性質(zhì)（主要可以檢測出過熱、放電、絕緣受潮故障），進(jìn)而判斷故障來源，最后由 CO、CO2確定故障大致部位。

表1 三比值編碼表

1.2 電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析故障定位和故障程度

油色譜分析能夠?qū)Τ溆驮O(shè)備故障做出初步判斷，在此基礎(chǔ)上結(jié)合電氣試驗(yàn)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)對充油設(shè)備故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。其基本方法為：數(shù)據(jù)規(guī)程比較（與試驗(yàn)規(guī)程、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)比較）、數(shù)據(jù)縱向比較（與歷史數(shù)據(jù)比較）、數(shù)據(jù)橫向比較（與同類設(shè)備比較）。首先與規(guī)程相比，在數(shù)據(jù)沒有超出規(guī)程值后再與歷史數(shù)據(jù)相比，檢查其是否有顯著變化，若對測量值產(chǎn)生懷疑時(shí)，則進(jìn)行橫向比較，即用同類設(shè)備測量值進(jìn)行驗(yàn)證性比較。電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷故障類型的關(guān)鍵點(diǎn)在于掌握各項(xiàng)試驗(yàn)對應(yīng)的試驗(yàn)?zāi)康募捌錂z測部位。

表2 特征氣體分析法表

表3 三比值法故障類型及部位預(yù)判表

1.3 結(jié)合輔助手段得出故障部位及故障程度

紅外成像檢測技術(shù)主要可以發(fā)現(xiàn)暴露于空氣中的熱性故障，兼可以發(fā)現(xiàn)小油量設(shè)備如互感器、耦合電容器、套管等的內(nèi)部熱性故障和油面缺失，也可以發(fā)現(xiàn)一些熱量比較容易傳到表面的設(shè)備的異常等。運(yùn)行狀況可記錄設(shè)備的運(yùn)行工況，包括異響、漏油等。在油色譜及電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合上訴檢測手段及數(shù)據(jù)可得出最終故障部位及故障程度。

2 具體分析步驟

當(dāng)利用油色譜分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備為過熱故障時(shí)，以特征氣體分析法分析CO、CO2的含量是否增大，若增大則表明為線圈內(nèi)部故障或引線端部包紙過熱故障，最后利用直流電阻試驗(yàn)對故障進(jìn)行定位。若CO、CO2含量未增大，則故障發(fā)生部位在線圈引線連接處或鐵心，此時(shí)，應(yīng)用直流電阻試驗(yàn)確定是否為繞組故障，應(yīng)用鐵心絕緣電阻試驗(yàn)及鐵心接地電流測試試驗(yàn)確定是否為鐵心故障（如圖1所示）。

當(dāng)利用油色譜分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備為放電故障且重瓦斯保護(hù)不動(dòng)作，則判斷可能發(fā)生局部絕緣不良故障或CT接觸不良故障，然后進(jìn)一步分析CO、CO2的變化量，最后由局部放電試驗(yàn)、介損試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)對試驗(yàn)故障進(jìn)行確定。若利用油色譜分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備為放電故障且重瓦斯保護(hù)發(fā)生動(dòng)作時(shí)，首先檢查是否發(fā)生了外部短路故障，如有外部短路故障則可初步判斷為繞組變形引起的匝間短路，最后利用直流電阻試驗(yàn)、變比測試、繞組變形測試以及電容量試驗(yàn)判斷。若無外部短路故障，則可能是主絕緣放電故障，此時(shí)需要利用絕緣電阻測試及直流泄露電流試驗(yàn)進(jìn)行判斷（如圖2所示）。

圖1 過熱故障

圖2 放電故障

當(dāng)利用油色譜分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備為絕緣受潮故障故障時(shí)，應(yīng)充分利用微水檢測判斷設(shè)備的受潮狀態(tài)，主要為主絕緣故障，最后應(yīng)用絕緣電阻、泄露電流及介損試驗(yàn)判斷（如圖3所示）。

圖3 絕緣受潮故障

3 舉例

3.1 例題

例：一臺型號SFZ8-31500/110的變壓器，運(yùn)行中發(fā)生低壓出口三相短路。重瓦斯保護(hù)跳閘故障。事故后試驗(yàn)情況：

1）色譜檢測。三比值分析為高能量放電。

2）直流電阻測試。測試全部分接直流電阻，其中一次額定分接不平衡系數(shù)為 1.08%，其他分接最大0.36%；二次直流電阻不平衡系數(shù)3.66%。

3）測試電壓比。AB/ab、BC/bc，變比誤差均在3%左右，AC/ac在0.1%左右。

4）絕緣電阻測試。①一次對二次及地，10000MΩ，泄露電流 14μA；②二次對一次及地，0MΩ，泄露電流很大；③二次對地，5000MΩ（鐵心接地打開）；④二次對鐵心，0MΩ；⑤鐵心對地，1000MΩ。

5）繞組變形測試

AB、BC相關(guān)系數(shù)：1.02；

AB、AC相關(guān)系數(shù)：0.32；

BC、AC相關(guān)系數(shù)：0.21；

ab、ac相關(guān)系數(shù)：0.67；

ab、bc相關(guān)系數(shù)：0.61；

bc、ac相關(guān)系數(shù)：0.83。

3.2 分析

1）色譜分析表明有高能量放電，表明故障是由電弧放電造成的。

2）直流電阻高壓側(cè)額定分接平衡系數(shù)不合格，經(jīng)計(jì)算為B相直流電阻偏大。低壓直流電阻平衡系數(shù)不合格，經(jīng)計(jì)算為b相所致。

3）變比測試：所涉及B、b相測試結(jié)果均不合格，AC/ac合格，推斷為b相層間絕緣異常，繞組形成短路引起。如果斷股，則變比無法測出。

4）絕緣電阻表明，低壓繞組與鐵心間絕緣損壞，因變壓器結(jié)構(gòu)為低壓繞組在最內(nèi)側(cè)，驗(yàn)證檢測結(jié)果正確。

5）繞組變形，除 AB、BC先關(guān)系數(shù)略好外，其他均不高，所以高、低壓都存在不同程度的變形。

3.3 分析結(jié)論

1）變壓器出口短路故障造成繞組變形，形成匝間短路，低壓繞組與鐵心間絕緣損壞并形成電弧放電。

2）經(jīng)吊罩檢查后發(fā)現(xiàn)：高壓三相均有墊塊移位，B相繞組有較嚴(yán)重的扭曲變形；低壓繞組b相上部繞組線餅散開，與鐵心接觸，接觸處有炭化傷痕并存在匝間短路；有載分接開關(guān)B相連接處在額定分接有過熱，絕緣紙顏色變深。

4 結(jié)論

充油設(shè)備故障定位、定性“三步法“能夠?qū)υO(shè)備的已發(fā)生故障及潛伏性故障做出準(zhǔn)確判斷，文中涉及到的各項(xiàng)試驗(yàn)均為生產(chǎn)現(xiàn)場的常規(guī)試驗(yàn)，通過分析日常數(shù)據(jù)，對充油設(shè)備故障點(diǎn)進(jìn)行判斷，對提高電力生產(chǎn)工作效率，提高電力系統(tǒng)可靠性具有積極意義。

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