一起變壓器總烴異常的綜合分析和處理

吳 健，胡海平

（臺州電業局，浙江 臺州 317000）

電力變壓器是電力系統的重要設備之一，也是容易發生故障的設備，一旦發生內部故障，檢修周期長（嚴重時要返廠檢修），費用大，影響面廣。為了確保變壓器的安全可靠運行，及時發現運行中變壓器內部的早期故障極為重要。國內外的長期實踐證明，利用油中溶解氣體分析（DGA）技術來檢測變壓器內部潛伏性早期故障是十分有效的。2012年5月29日，某110 kV變電站通過DGA檢測技術發現主變壓器高溫過熱故障，通過綜合判斷分析后及時對故障進行處理，避免了一起變壓器損壞的設備事故。

1 基于DGA的故障分析方法

利用DGA分析判斷變壓器故障時，通常先判斷設備內部有無故障，然后判斷故障性質、類型和嚴重程度，但無法確定具體部位。

1.1 與特征氣體注意值比較

通過與油中溶解氣體含量的注意值比較來判斷變壓器是否有故障。油中溶解氣體含量的注意值分別是：總烴 150 μL/L， C2H21 μL/L（500 kV）和5 μL/L（其它電壓等級）， H2150 μL/L。

1.2 根據總烴產氣速率判斷

油中氣體產氣速率分為絕對產氣速率和相對產氣速率。產氣速率的大小與故障類型、故障嚴重程度和故障發生的部位均有直接關系，在很大程度上還與設備的負荷、絕緣材料的類型及其老化程度有關。分析油中氣體的產氣速率時，應結合多方面的情況進行綜合判斷。

1.3 變壓器油故障定性分析

油中溶解氣體的特征隨著故障類型、故障能量以及涉及的絕緣材料的不同而不同，故障點產生烴類氣體的類型與故障源的能量密度有密切關系。利用特征氣體分析法可以比較直觀地判斷故障產生的原因和大致類型。

2 基于繞組電阻的故障分析方法

測量繞組直流電阻的目的是考核繞組絕緣狀況和電流回路連接狀況。通過繞組直流電阻測量能夠比較直觀地確認繞組、引線、調壓開關等導電回路是否正常，確認繞組出線有無折斷、并聯支路連接是否正確、層/匝間有無短路等缺陷故障，實際上也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調壓開關檔位是否正確的有效手段。

對直流電阻測量結果的分析判斷應該遵循以下幾點：

（1）與國家標準GB 50150-2006和電力行業標準DL/T 596-1996的要求進行比較，如果各繞組相間或線間所測直流電阻相互間的差別大于標準要求，應查明原因。

（2）若某相所有分接位置上的電阻都偏大，且增量的規律一致，則可判斷存在電氣回路連接不良、電氣回路焊接不良和引線有多股斷裂的可能，引線頭與將軍帽處連接不良的可能性最大。

（3）如果有幾個分接位置或單數（或雙數）直流電阻值偏大，可判斷為分接開關及分接引線回路上存在連接不良的問題。

（4）三角形接線中若有一相斷線，此時測出的三相電阻都比正常值大得多，沒斷線的二相比正常值大1.5倍，而斷線相為正常值的3倍。

（5）若繞組發生匝間、層間、餅間短路且短接的繞組匝數較多時，直流電阻會明顯下降。如果短接的繞組匝數較少，可以通過測量變比來進一步驗證。

3 變壓器故障實例分析

3.1 故障現象

某110 kV變電站的1號主變壓器型號為SFSZ8-40000/110，自2009年投運后一直運行穩定。2012年5月29日，按例取油樣進行分析時發現總烴高達234.07 μL/L，超過150 μL/L的注意值。之后改為每天1次油樣進行跟蹤分析，同時做好主變壓器停役檢查的相關準備工作。發現異常前后的變壓器油中溶解氣體含量測試記錄數據見表1。

表1 變壓器油中溶解氣體含量測試結果 μL/L

按表1計算不同時間段（至5月29日）的總烴產氣率，其中2012年4月20日—2012年5月29日的總烴產氣率最大，達到60.47 mL/d，遠大于6～12 mL/d，結合總烴絕對數大于150 μL/L的注意值，可以初步判斷變壓器有故障。同時特征氣體甲烷、乙烷、乙烯均大幅度增長，且含量占88%；乙炔含量略有增長但在允許值范圍內；一氧化碳和二氧化碳有所增長但基本穩定。因此可排除放電性故障，初步判斷為過熱性故障。

跟蹤至5月31日，總烴繼續增長，達451.94 μL/L。根據2012年5月29—31日的數據，用改良三比值法計算出故障代碼為022，初步判斷是超過700K的過熱故障，需進行停電試驗確認具體位置。

3.2 綜合分析及處理結果

2012年6月1日，對該主變壓器進行停電檢查，發現變壓器10 kV側、110 kV側繞組直流電阻正常，但35 kV側B相不同檔位繞組的直流電阻明顯偏大，測試結果見表2。

表2 35 kV側繞組電阻測試結果

根據變壓器繞組電阻測試結果，懷疑中壓側B相繞組與套管的連接處存在接觸不良現象。主變壓器放油后，通過手孔檢查35 kV套管B相導電桿連接情況，發現導電桿與軟連接片間的緊固螺母和墊片已發黑。

斷開連接后，單獨對變壓器35 kV繞組三相進行直流電阻試驗，試驗數據合格，從而確認故障點即在此連接處。

表3 故障處理后油色譜分析數據

對發黑的螺母和墊片作打磨處理并重新連接后，再次測量變壓器35 kV繞組直流電阻，數據恢復正常。

變壓器濾油后于6月3日晚對加油后的變壓器本體油取油樣進行油色譜分析，數據見表3。

6月4日上午，變壓器經靜置并多次放氣后恢復運行，投運24 h后的油色譜分析數據正常，變壓器運行正常。

4 結語

本次故障案例分析證明，利用油中溶解氣體分析技術檢測變壓器內部潛伏性早期故障是十分有效的。

根據油中溶解氣體分析數據進行判斷分析時，首先要判斷有無故障然后再分析故障類型，否則有可能因誤判而造成不必要的損失。判斷有無故障時，也不能簡單根據一次分析結果或某一項異常指標，應當參考設備出廠及投運后的歷史數據和發現異常后的跟蹤分析數據進行比較分析。從本次故障分析看，根據某項絕對值指標超過注意值的情況并輔以產氣速率來綜合分析判斷是可行的。

[1]操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運行維護與故障分析處理[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]（英）馬丁·J·希思科特（著），王曉鶯等（譯）.電力變壓器實用技術大全（第12版）[M].北京：機械工業出版社，2004.