黃學(xué)增，劉增文，王　璟，王同泉，劉發(fā)成

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東　濰坊　261061）

一起變壓器油色譜異常分析與處理

黃學(xué)增，劉增文，王璟，王同泉，劉發(fā)成

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261061）

電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備，其可靠性直接影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，油中溶解氣體分析是一種較好的監(jiān)測(cè)和診斷變壓器故障的方法。結(jié)合一起變壓器絕緣油色譜數(shù)據(jù)異常的案例，通過油中溶解氣體分析和停電試驗(yàn)來判斷變壓器的絕緣故障類型，發(fā)現(xiàn)了變壓器缺陷。

變壓器；溶解氣體；色譜；絕緣

0　引言

電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備，及時(shí)有效地診斷其內(nèi)部故障，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是極為重要的。油中溶解氣體分析（DGA）無需停電即可采油樣檢測(cè)診斷油浸電力設(shè)備的絕緣狀況，對(duì)于監(jiān)測(cè)和診斷油浸電力變壓器的早期故障和潛伏性故障、預(yù)防災(zāi)難性故障是一種較成熟的方

法［1-3］。

傳統(tǒng)的DGA都是采用離線方法，這種方式需要定期從變壓器取油樣進(jìn)行分析，對(duì)于一些在兩次取樣間隔的突發(fā)性故障可能無法及時(shí)診斷，而油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)地獲取變壓器的狀態(tài)信息，為設(shè)備的維修決策提供準(zhǔn)確判據(jù)，正越來越受到重視。

1　故障的發(fā)現(xiàn)與色譜分析

2014-05-21，試驗(yàn)人員在對(duì)各站變壓器油在線色譜裝置實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)檢查過程中發(fā)現(xiàn)220 kV仁和站2號(hào)主變?cè)诰€色譜數(shù)據(jù)異常，油內(nèi)氣體含量超標(biāo)，且增長速度快。當(dāng)即去現(xiàn)場(chǎng)采取油樣并進(jìn)行色譜分析，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，乙炔和總烴的變化趨勢(shì)如圖1所示。

表1　仁和站2號(hào)主變色譜分析結(jié)果　μL/L

圖1　油內(nèi)乙炔和總烴的變化趨勢(shì)

1.1IEC三比值法

由表1可知，仁和站2號(hào)主變乙炔等氣體含量超標(biāo)，利用IEC三比值法［4］進(jìn)行深入分析。仁和站2號(hào)主變特征氣體的體積分?jǐn)?shù)比值分別為：

三比值法的編碼規(guī)則如表2所示。

表2　三比值法編碼規(guī)則

由表2可知，仁和站2號(hào)主變?nèi)戎禐椋?，2，2），由三比值法的故障類型判斷方法可知，仁和站2號(hào)主變存在高溫過熱故障，造成故障的原因可能是分接開關(guān)接觸不良、引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、鐵芯多點(diǎn)接地等。

1.2φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）分析

對(duì)油中φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）進(jìn)行檢測(cè)，得φ（CH4）/φ（H2）=2，φ（CO2）/φ（CO）=2.5。大量數(shù)據(jù)表明［5-7］，如果高溫過熱故障涉及到導(dǎo)電回路，如分接開關(guān)接觸不良、引線接觸不良、導(dǎo)線接頭焊接不良或斷股以及多股導(dǎo)線中股間短路等，所產(chǎn)生的CH4量比涉及到導(dǎo)磁回路時(shí)產(chǎn)生的量要多，即φ（CH4）/φ（H2）值要大，如果高溫過熱故障只涉及導(dǎo)磁回路，該值一般接近1。值得注意的是，潛油泵磨損引起的絕緣油過熱所產(chǎn)生的氣體與導(dǎo)磁回路過熱時(shí)產(chǎn)生的氣體非常相似。

當(dāng)故障涉及固體絕緣時(shí)，會(huì)引起CO和CO2含量的明顯增長。固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現(xiàn)在油中CO和CO2的含量上，一般沒有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯。這主要是由于從空氣中吸收CO2、固體絕緣老化及油的長期氧化形成CO和CO2的基值過高造成的。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時(shí)，一般φ（CO2）/φ（CO）＞7，當(dāng)懷疑故障涉及固體絕緣材料時(shí)（高于200℃），φ（CO2）/φ（CO）＜3。

通過對(duì)色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行三比值法和 φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）的分析最終得出2號(hào)主變故障在導(dǎo)電回路，可能的故障原因是分接開關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良。

2　主變停電試驗(yàn)及分析

為了進(jìn)一步查清故障，對(duì)220 kV仁和站2號(hào)主變進(jìn)行停電試驗(yàn)，變壓器高壓側(cè)繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3　高壓側(cè)繞組直流電阻

由表3可知，2號(hào)主變高壓繞組的測(cè)量誤差在允許范圍之內(nèi)，與初值相比，分接位置在1～8頭和17頭時(shí)誤差較大，分析其數(shù)據(jù)得出高壓1～8頭和17頭的C相線圈直流電阻偏大，可判定高壓繞組的分接開關(guān)1～8頭和17頭存在公共回路。查閱主變分接開關(guān)連接圖，如圖2所示。由圖2可知，高壓1～8頭和17頭存在公共回路，因此判斷為2號(hào)主變C相1～8頭和17頭公共回路的某一接頭松動(dòng)，造成接觸電阻增大，使得直流電阻誤差偏大，接頭處發(fā)熱導(dǎo)致油中產(chǎn)生乙炔并增長較快。

圖2　主變高壓側(cè)分接開關(guān)接線圖

3　主變線圈檢查與故障處理

對(duì)變壓器內(nèi)部線圈進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)高壓C相8分接調(diào)壓線圈引出線接頭壓接松動(dòng)，發(fā)熱嚴(yán)重，如圖3所示。檢修人員隨即對(duì)發(fā)熱的導(dǎo)線進(jìn)行更換并重新壓接，更換后對(duì)變壓器進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)和局放、耐壓等試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均合格。

圖3　線圈故障

最終可判定故障原因?yàn)?號(hào)主變出廠時(shí)高壓C 相8分接調(diào)壓線圈引出線接頭沒有壓緊，運(yùn)行過程中由于變壓器不停地振動(dòng)導(dǎo)致接頭松動(dòng)，嚴(yán)重過熱，產(chǎn)生乙炔。及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理此次故障，有效避免了220 kV仁和變電站2號(hào)變壓器在運(yùn)行中內(nèi)部連接發(fā)熱可能造成的重大設(shè)備事故。

4　結(jié)語

油中溶解氣體分析是一種很好的變壓器絕緣故障在線診斷方法，變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用為變壓器狀態(tài)檢修提供了很好的依據(jù)，可發(fā)現(xiàn)變壓器的早期故障，隨時(shí)監(jiān)視故障的發(fā)展?fàn)顩r。

［1］張冠軍，錢政，嚴(yán)璋.DGA技術(shù)在電力變壓器絕緣故障診斷中的應(yīng)用與進(jìn)展［J］.變壓器，1999，36（1）：30-34.

［2］王有元，廖瑞金，陳偉根，等.基于油色譜分析的變壓器故障在線預(yù)測(cè)方法［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28（7）：34-37.

［3］嚴(yán)璋.電氣絕緣在線檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：水利電力出版社，1995.

［4］IEC 60599—2007Mineral oil-impregnated electrical equipment in service-Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis［S］.

［5］李藻湘.變壓器內(nèi)部過熱性故障特征氣體分析與處理［J］.電工技術(shù)，1994，23（1）：18-20.

［6］王世閣.變壓器繞組過熱性故障分析［J］.變壓器，1994，31（9）：31-35.

［7］李義倉.變壓器油中CO和CO2與絕緣材料劣化的關(guān)系及故障診斷［J］.華東電力，1993，21（2）：16-19.

Analysis and Treatments of Transformer Oil Chromatographic Abnormality

HUANG Xuezeng，LIU Zengwen，WANG Jing，WANG Tongquan，LIU Facheng
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261061，China）

Power transformers are key equipment in power system，and their operation reliability directly influences the safety and stability of power system.The dissolved gas analysis in oil is an effective measure to monitor and diagnose the faults of transformers.Taken as an example of a case of transformer insulating oil chromatographic abnormality，the fault type and fault location are determined by means of dissolved gas analysis and experiments.

transformer；dissolved gas；chromatography；insulation

TM406

B

1007-9904（2015）09-0076-03

2015-03-11

黃學(xué)增（1986），男，工程師，主要從事電氣試驗(yàn)等方面的工作。