國網(wǎng)陜西省電力有限公司榆林供電公司 韓怡琳 王夢琳

變壓器在出現(xiàn)大型故障后，如果沒有得到及時的處理就會對整個工廠的生產(chǎn)帶來不利影響。為了能夠保證電廠的穩(wěn)定運行，需要相關人員做好電廠變壓器故障診斷工作。油色譜分析、電氣試驗數(shù)據(jù)是變電器故障診斷分析的常用方法。

1 油色譜檢驗、電氣試驗在變壓器故障診斷中的應用

1.1 原理

變壓器內(nèi)部的零部件、內(nèi)部的物質(zhì)會隨著變壓器運行的時間逐漸衰減，在處于這樣狀態(tài)時，電氣設備絕緣體會處于一種衰減的狀態(tài)，設備的絕緣性能降低。如果變壓器長時間在這樣的狀態(tài)下會分泌一部分的化學氣體，這個期間如果變壓器內(nèi)部的溫度快速提升，伴隨放電/電弧現(xiàn)象的出現(xiàn)，多余的氣體會在較短的時間內(nèi)快速擴散，氣體的彌漫會干擾到變壓器的穩(wěn)定運行。

處于這樣的狀態(tài)會逐漸分解出一定數(shù)量較少的化學氣體，在變壓器某一部分溫度提升或出現(xiàn)放電、電弧現(xiàn)象之后，烴類氣體和二氧化碳氣體的分解速度會加快，油氣中分解出來的氣體會形成氣泡，在油氣流經(jīng)、擴散的時候會逐漸在油里溶解，最終會阻礙變壓器的正常運行。在氣體的分解超過油里溶解速度、且在數(shù)量不斷增多的情況下會使油的溶解力不足以應付如此大的數(shù)量，由此使得這些氣體無法得到有效處理，在氣體進入到變壓器后會對繼電器造成影響，使繼電器出現(xiàn)移動、誘發(fā)故障。在故障出現(xiàn)的初期階段，繼電器內(nèi)部的溫度不會快速提升，繼電器內(nèi)部的氣體也較少，這時如及時分析和研究油中氣體的組成成分、含量，就能檢查出變壓器內(nèi)部潛伏的故障。

1.2 方法應用

1.2.1 油中溶解氣體數(shù)值的關注

在《電力設備檢修試驗規(guī)程》中對變壓器的水分和油氣比例做出明確規(guī)定，在開展實驗分析時要按照規(guī)范的標準來篩選數(shù)值，將篩選出來的數(shù)值和規(guī)定的數(shù)值進行比較，確定后指導實踐。通過綜合比較來判定出變壓器的運行是否出現(xiàn)了異常。變壓器油中的氣體注意數(shù)值在變壓器新裝與運行中分 別 如 下：總 烴20、150，H230、150，C2H40、5～35(220kV)/1（500kV）。在分析時所牽扯到的烴類氣體包含CH4、C2H4、C2H6、C2H2，在這些氣體出現(xiàn)數(shù)值變化時要及時按照規(guī)范的標準來調(diào)整數(shù)值。1.2.2 產(chǎn)氣速率

變壓器故障的產(chǎn)生不是一時間才有的，而是需要一段時間的運作。對于變壓器來說，其所包含的氣體雖然有一個固定的限值，這種固定的數(shù)值在實際操作中是可以變化的。多數(shù)情況下，變壓器氣體含量超過規(guī)范的數(shù)值之后不會影響其運行、也不會誘發(fā)故障，但是在氣體增多超過限定數(shù)值的時候就會誘發(fā)故障。因此，不能夠單一的從變壓器含量是否超標來判定變壓器是否出現(xiàn)故障，而是需要根據(jù)含氣量的多少去判斷變壓器是否會出現(xiàn)故障。

按照規(guī)范的電力設備檢修要求，各類不同氣體的使用標準和使用要求是不同的。因此，在電力系統(tǒng)電力設備使用一段時間后，需要安排專門人員對這些設備中的氣體分布情況進行檢查。

1.2.3 特征氣體組分析

當變壓器出現(xiàn)故障的時候還會伴隨出現(xiàn)溫度過熱、內(nèi)部持續(xù)放電、設備受潮等現(xiàn)象。在遇到以上情況的時候，需要相關人員使用油色譜對變壓器的運行故障進行分析，在總體上對故障形成一個把握。經(jīng)過一系列的分析檢驗會發(fā)現(xiàn)，絕緣油、絕緣材料深刻影響變壓器的故障。在絕緣油、絕緣材料受電流沖擊的時候會出現(xiàn)持續(xù)放電的現(xiàn)象，伴隨持續(xù)放電的進行會誘發(fā)變壓器故障。

在變壓器出現(xiàn)故障的時候，其內(nèi)部的氣體含量等會出現(xiàn)比較大的變動，在變壓器內(nèi)部溫度在較短時間內(nèi)提升的時候，也就是在其內(nèi)部溫度達到300℃的時候，變壓器內(nèi)部會出現(xiàn)裂變的反應，伴隨會產(chǎn)生甲烷和氫氣，這個時候變壓器內(nèi)部的氣體含量會出現(xiàn)一系列突發(fā)性的變化，因此，這個時候通過對變壓器內(nèi)部氣體含量的分析，就能夠把握變壓器內(nèi)部的故障情況。

1.3 電氣試驗在變壓器故障診斷中的應用

和油化檢驗變壓器故障來說，電氣試驗的應用范圍更為廣泛。在使用油化試驗檢驗分析變壓器故障時，關注的是對變壓器運行狀態(tài)的把握和細節(jié)分析，并不需要額外開展關聯(lián)實驗，僅需要保證設備處于安全狀態(tài)即可。而電氣試驗的檢測和診斷則是需要得到一些輔助手段的支持，結合變壓器應用環(huán)境來選擇適合的模擬方法來檢驗電氣設備的絕緣性，為變電器的穩(wěn)定使用提供足夠的電力支持。

在具體檢驗工作中，電力試驗會將數(shù)值的變化作為重要參考數(shù)據(jù)，借助試驗來將變壓器運行潛在的安全隱患和故障逐一找到，而后按照《電力設備檢修試驗規(guī)程》對變壓器進行試驗，具體包含鐵心夾件試驗、絕緣電阻測試、繞組直流電阻測試、繞組連同套管測試，結合測試結果判斷電器的使用是否安全。電氣試驗能夠根據(jù)數(shù)值的變化來檢驗系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障，對整個變壓器因地制宜的開展必要的電壓試驗，即先讓變壓器處于停止的狀態(tài)，再用在日常用電相同的電壓開展通電測試，通過觀察變壓器各類數(shù)據(jù)來分析試驗環(huán)境下變壓器是否能夠達到常規(guī)的應用標準。電氣試驗不需要使用較多的專業(yè)設備。

2 油化和電氣試驗數(shù)據(jù)進行變壓器故障診斷的優(yōu)缺點分析

油色譜診斷的優(yōu)劣分析。從實際實施操作上來看，油色譜診斷分析的最大優(yōu)點體現(xiàn)在檢驗結果的精準性，且在測試分析的時候不會對設備的正常運行帶來不利影響，檢驗結果具有一定的前瞻性，也就是說在變壓器故障還沒有完全體現(xiàn)出來的時候，通過油色譜診斷就能夠就設備的運行情況做出精準的判斷。但是油色譜檢驗也存在自身的固有缺點，比如費用消耗高，油色譜檢驗操作會使用到比較多的設備，設備引進費用比較高，且設備的普及問題也深刻影響檢驗工作的順利發(fā)展。

電氣診斷的優(yōu)劣分析。和油色譜檢驗相比，電氣檢驗的優(yōu)勢在于不需要消耗比較多的設備成本，且操作起來僅僅是一種試運行的操作，不需要有太多的技術問題予以支持。不僅如此，電氣試驗所適合應用的范圍也要比油色譜廣泛，通過試驗分析所獲得的數(shù)據(jù)信息能夠精準的分析出變壓器的使用問題。但是電氣診斷無法對變壓器潛在故障進行預見性的分析，且在開展電氣試驗分析的時候不得不停止變壓器的運行，最終會影響到企業(yè)的發(fā)展。

綜合使用。經(jīng)過上文分析，油化檢驗和電氣檢驗具有各自的使用優(yōu)缺點，為了能夠更好的判定和解決變壓器運行故障，需要相關人員在電氣設備運行中綜合使用油氣檢測和電氣檢測，充分發(fā)揮出這兩種檢測技術的應用優(yōu)勢。一般情況，在變壓器出現(xiàn)故障的時候使用色譜來對設備的故障進行初步的定性分析，之后通過電氣試驗數(shù)據(jù)分析來對變壓器的使用開展定量分析，及時查找和判定變壓器故障的類型，針對故障類型來采取對應的解決措施。

3 綜合利用油化和電氣試驗數(shù)據(jù)進行變壓器故障診斷的案例分析

3.1 某電廠變壓器運行情況

文章所研究電廠變電系統(tǒng)為330kV，主變壓器是三相自耦殼式變壓器，變壓器的容量為360MVA，整個變壓器在投入運行之后經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)各個試壓項目準備齊全，投運后的定期檢驗發(fā)現(xiàn)設備的各個油化指標處于正常的狀態(tài)。但是在2020年6月的預防性故障檢驗時發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)了故障，導致重瓦斯保護操作。

整個變電站一號主變壓器在運行之后沒有出現(xiàn)超容量運行的情況，也沒有出現(xiàn)出口短路故障，但是再2020年6月的時候，一號主比變本體輕瓦斯發(fā)出了動作信號，之后出現(xiàn)了重瓦斯動作，主變壓器的三側開關出現(xiàn)了跳閘，其他保護系統(tǒng)沒有發(fā)生關聯(lián)動作。在對現(xiàn)場情況進行觀察之后發(fā)現(xiàn)本體氣體繼電器中出現(xiàn)了少量的其他。

3.2 故障診斷

受輕重瓦斯連續(xù)動作的影響，本體氣體繼電器中出現(xiàn)了少量的氣體，通過對這些氣體的分析判定得出變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障的結論。期間差動保護和其他變壓器保護沒有出現(xiàn)動作，故障錄波也沒有啟動，排除了變壓器內(nèi)部的單相短路或者嚴重的匝間短路問題。為了能夠更好的分析故障，在故障出現(xiàn)之后對1號變電站主變系統(tǒng)實施油色譜分析和電氣試驗，數(shù)據(jù)信息如表1所示。

表1 變壓器故障前后油化色譜數(shù)據(jù)表

從表1的數(shù)據(jù)信息可以發(fā)現(xiàn)，變壓器故障前油化數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)異常，故障之后本體和瓦斯油的三比值編碼都為102，由此初步判定變壓器內(nèi)部存在局部溫度過高、電弧放電所引發(fā)的問題。高壓套管-中壓套管之間的電阻數(shù)值呈現(xiàn)出了三相不平衡的中UAN共同，B相大概是A相和C相的二倍，中壓套管-零相套管之間的數(shù)值呈現(xiàn)出三相不平衡的狀態(tài)，B相電阻的數(shù)值較大，初步判定為110kV變壓器B相套組首端的引出線到套管線出現(xiàn)了夾間故障，而出現(xiàn)故障的原因可能包含三種：110kV B相套組開端引出線和引線焊接點連接不順暢；110kV B相引相和套管的連接部位出現(xiàn)了接觸不良的問題；110kV B相套管內(nèi)部的載流桿和連接頭位置出現(xiàn)了接觸不良的問題。

3.3 故障點的確定

為了能夠更好的確定故障點，在將油氣放入到變壓器內(nèi)部的時候?qū)ψ儔浩鞯倪\轉開展檢驗，具體檢驗結果分析如下：110kV B相套組首端的引出線和焊接接口位置處于一個良好的狀態(tài)，套管和引線也呈現(xiàn)出良好的連接狀態(tài)。110kV B相引線和有載調(diào)壓分接開關引線和套管的連接部位處于一種良好的狀態(tài)。

B相套管導電管底部和載流桿的端部會出現(xiàn)放電的現(xiàn)象，銅末會掉入變壓器本體內(nèi)部，在套管下B相器身壓板上面、套組表面、分接引線上存在比較多的雜質(zhì)。之后將110kV變壓器B相套管拆除下來進行檢查，在起吊的時候發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)部載流桿的頂端和連接頭逐漸脫離，連接頭和套管的將軍帽燒粘在一起，載流桿的上下部分均出現(xiàn)了放電的現(xiàn)象，載流桿的頂部出現(xiàn)了燒熔的問題，特別是在距離頂端2cm的位置燒熔最為嚴重。在將110kV B相套管返廠檢查之后發(fā)現(xiàn)，截留桿頂部旋入到套管頂部的連接頭深度不夠，在這個過程中出現(xiàn)發(fā)熱就會出現(xiàn)瞬間脫落的問題，由此引發(fā)變電站的跳閘故障。

綜上，變壓器作為電力系統(tǒng)的重要組成，其運行優(yōu)劣直接關系到電力系統(tǒng)的建設。因此，為了能夠確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，需要相關人員要采取積極的措施來保證變壓器處于一種正常的狀態(tài)。

文章著重就油氣、電氣試驗在變壓器故障診斷分析中的應用問題了進行了探討，分析了兩種檢驗技術使用的優(yōu)缺點，為了能夠更好的判定變壓器的運行，需要相關人員在實踐操作中強化對兩種檢測技術的綜合應用，并在變壓器出現(xiàn)故障的時候使用色譜來對設備的故障進行初步的定性分析，之后通過電氣試驗數(shù)據(jù)分析來對變壓器的使用開展定量分析，并以具體的110kV變壓器運行為案例展開分析，分析發(fā)現(xiàn)故障之前的油化、電氣試驗、溫度測試等如期進行。之后在外界環(huán)境變化后誘發(fā)了故障，針對故障綜合利用油化、電氣試驗數(shù)據(jù)來予以分析，分析后加大監(jiān)督驗收和紅外測溫分析，為后續(xù)規(guī)避變壓器的運行故障提供了有益的參考支持。