絕緣油色譜分析在一起變壓器故障中的應(yīng)用

摘要：本文探討了利用絕緣油中的溶解氣體色譜分析判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在潛伏性故障，并進(jìn)一步判斷故障的性質(zhì)、部位及發(fā)展情況，結(jié)合設(shè)備運行和檢修情況，再根據(jù)電氣試驗及絕緣油試驗結(jié)果綜合判斷變壓器等充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：絕緣油 色譜分析 過熱故障

0 引言

洛陽供電公司110kV某變電站2號變壓器系某國產(chǎn)廠家生產(chǎn)，型號為SFZ7-31500/110，額定容量為31500KVA，額定變比110±1.25%/10.5，額定電流比165.3/1732，油重為13.3T，油牌號為25號，出廠日期1985年。

該變壓器1989年11月投運，在1999年12月發(fā)現(xiàn)總烴超注意值，隨后跟蹤分析總烴處于增長趨勢，此變壓器于2001年9月進(jìn)行大修脫氣處理；大修后跟蹤分析發(fā)現(xiàn)乙炔和總烴均有增長，且總烴超注意值，三比值判斷為中溫過熱故障，在2006年11月對變壓器進(jìn)行吊罩檢修，大修后跟蹤分析結(jié)果正常；2007年6月至2009年7月色譜跟蹤分析見表一。

1 故障分析與診斷

1.1 故障初期分析

該主變在2008年例行試驗發(fā)現(xiàn)異常前，已經(jīng)出現(xiàn)兩次油色譜分析數(shù)據(jù)異常并處理。在2008年7月再次出現(xiàn)結(jié)果異常，應(yīng)考慮設(shè)備內(nèi)部故障可能未完全排除。在同年11月停電后，進(jìn)行了例行的高壓試驗，高壓試驗數(shù)據(jù)符合要求，故對變壓器油進(jìn)行了脫氣處理。而運行后，油色譜分析再次出現(xiàn)總烴升高并超過注意值情況，故對其加強(qiáng)色譜跟蹤分析。色譜分析結(jié)果見表一。

從跟蹤測試數(shù)據(jù)來看，該主變08年11月檢修后雖然結(jié)果正常，但隨著投運時間的延長，色譜跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，總烴、乙炔、氫氣均有增長，且主變總烴超過注意值，我們進(jìn)行了相關(guān)分析。

1.2 故障的診斷

1.2.1 特征氣體分析

從色譜分析數(shù)據(jù)中可以看出，甲烷、乙烯做為主要特征氣體，兩者之和占到總烴的80％以上，且乙烯高于甲烷，乙炔含量較小，不超過總烴的2%，可判斷變壓器內(nèi)部存在過熱性故障。

按照每一種氣體在某一個特定溫度下，有一個最大產(chǎn)氣速率，隨著溫度的上升，各氣體組分最大產(chǎn)氣速率出現(xiàn)的順序：甲烷（150℃~300℃）、乙烷（300℃~500℃）、乙烯（500℃~700℃）、乙炔（800℃以上），可判斷設(shè)備內(nèi)部存在高于500℃~700℃的中溫過熱故障。

1.2.2 故障產(chǎn)氣速率分析

由于2008年11月8日變壓器檢修后，油已進(jìn)行過真空脫氣處理，但考慮到器身固體絕緣材料和其吸附的殘油中存在一定的故障氣體，為避免錯誤判斷為故障還未排除或懷疑有新的故障，故采用2009年3月19日和2009年5月18日數(shù)據(jù)計算。

①總烴相對產(chǎn)氣速率：

γr=（Ci，2-Ci，1）/Ci，1×(1/Δt)×100%

=（346.2－276.3）/276.3×1/2×100%≈12.65%/月＞10%/月

②總烴絕對產(chǎn)氣速率：

γa=（Ci，2-Ci，1）/Δt×m/ρ

=（346.2－276.3）/60×13.3/0.89≈17.4mL/d＞12mL/d

（DL/T722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定總烴絕對產(chǎn)氣速率注意值不大于12 mL/d，總烴的相對產(chǎn)氣速率注意值不大于10%/月。）

可見，氣體上升速度很快，且總烴的絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率均超過注意值，說明變壓器內(nèi)部存在異常。

1.2.3 用判斷故障性質(zhì)的三比值法來分析

C2H2/C2H4=0.79/172.09≈0.005＜0

CH4/H2=112.31/25.68≈4.37＞3

C2H4/C2H6=172.09/61.05≈2.82≥1～<3

上述三比值范圍編碼為(0，2，1)，由此推測，故障性質(zhì)屬于“300℃~700℃之間的中溫過熱故障”。

用經(jīng)驗公式對熱點溫度估算

T=322lg(C2H4/C2H6)+525

T=322lg(172.09/61.05)+525=669.98℃

其估算溫度與三比值分析相符，此方法也印證了特征氣體分析的結(jié)果，由此判斷變壓器內(nèi)存在300℃~700℃之間的中溫過熱故障。

2 故障部位的估計

由于變壓器油中氣體分析技術(shù)最大的不足之處就是不能判斷故障部位，對于熱性故障可結(jié)合運行檢修情況及直流電阻測定、變壓比試驗、單相空載試驗等來進(jìn)行綜合判斷。綜合試驗結(jié)果，運行中監(jiān)測數(shù)據(jù)、帶電檢查結(jié)果及主變負(fù)荷情況，得出以下幾條分析意見：

一是由于色譜分析數(shù)據(jù)中CO、CO2數(shù)據(jù)正常，確定固體絕緣不存在問題，空載與運行下故障特征氣體濃度仍不斷增加與電流關(guān)系不大。因此判斷故障點在磁路中（磁路故障無非有兩種：①鐵芯多點接地；②鐵芯內(nèi)部短路即內(nèi)部環(huán)流）。

二是運行中鐵芯及夾件接地電流均小于0.1A，可排除鐵芯及夾件多點接地故障。

三是排除主變本體檢修過程中動焊造成運行中出現(xiàn)乙炔的情況。

故認(rèn)為故障發(fā)生在磁路的可能性更高，判斷可能為鐵芯內(nèi)部環(huán)流故障。

3 故障的確切定位及處理

為確定故障部位，我們在2009年6月，將2號主變停電進(jìn)行吊罩檢查。停電后對變壓器進(jìn)行了高壓試驗常規(guī)試驗直流電阻、絕緣電阻、介損和電容量等項目，試驗結(jié)果無異常。對鐵芯進(jìn)行了鐵芯絕緣及鐵芯和鐵芯緊固件外觀檢查，發(fā)現(xiàn)接地引線由于外力因素被壓接在鐵芯硅鋼片之上造成鐵芯硅鋼片片間短接形成渦流，造成局部過熱故障。處理后，設(shè)備現(xiàn)已正常運行，經(jīng)過三個月的色譜跟蹤分析，各項指標(biāo)均恢復(fù)正常。

4 結(jié)束語

在實際應(yīng)用中，大部分故障是潛伏性的。因此，在確定設(shè)備存在故障后，要根據(jù)故障的危險性、設(shè)備的重要性及負(fù)荷要求等情況，合理處理故障。實踐證明，利用色譜法進(jìn)行絕緣油中的溶解氣體含量分析，對于早期預(yù)報與判斷故障性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度以及采取處理措施都具有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》2000年.

[2]錢旭耀編著.《變壓器油及相關(guān)故障診斷處理技術(shù)》北京，中國電力出版社，2006年.