絕緣油分析在變壓器絕緣監督中的應用

龔奕宇,何正浩,鄢 陽,丁登偉,楊永輝,馬啟瀟

（1. 國網四川省電力公司電力科學研究院,成都 610072；2. 強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學）,武漢 430074；3.國網電力科學研究院,武漢 430074）

1 簡介

所謂變壓器絕緣油，主要是指適用于變壓器、電抗器、油開關、互感器、套管等充油電氣設備之中，起絕緣冷卻和滅弧作用的一類絕緣油品。變壓器能否正常工作，主要依靠絕緣油的一些特性。一般來講，變壓器絕緣油具有下述三大功能[1]。（1）絕緣作用；（2）散熱冷卻作用；（3）滅弧作用。油品開始氧化后，變會含有一系列不穩定的過氧化物，變壓器內纖維素材料很容易與這些過氧化物反應，生成氧化纖維素。氧化纖維素會引起絕緣材料的脆化，無法承受電壓波的沖擊[2]。

變壓器工作時，若溫度達到80度，絕緣材料發生老化，壽命變小。同時酸性物質會腐蝕金屬材料，所得到的金屬鹽又加快了氧化。此外，酸自己就是氧化反應加速劑[3]。劣化的結果是生油，加快了絕緣材料的損耗，不利于散熱，造成溫度升高[4]。

2 變壓器絕緣油性能診斷方法

這段時期內，為減弱上述現象的出現, 一些相關的技術研究有三個方面：添加部分常規的項目；監測糠醛的多少；研究先進的在線監測系統如下圖1：

圖1 變壓器油色譜在線監測系統的工作圖

3 絕緣油分析體系與計算機管理方法

絕緣油分析是一項基礎性的管理工作，絕緣油分析工作的好壞，油質合格與否，將直接關系到電力系統用油設備的使用壽命和電力生產的安全經濟運行。因此，十分急需構建完善的絕緣油分析管理系統。綜合現場實際情況，提出絕緣油分析的綜合管理的流程，即集變壓參數、狀態監測、歷史數據、故障診斷為一體的流程，如圖2所示。

圖2 變壓器絕緣油分析綜合管理系統

龍泉變電站極I換流變Y/Y A相（編號：2001005，西變產）的換流變壓器在2011年1月檢修期間5月色譜監測結果顯示總烴及乙炔含量均超標，故障仍為徹底解決，于2012年1月更換后退出運行，經檢查和試驗合格后在2013年3月再次投入運行，在以后的運行跟蹤中，相關參數正常。該換流變壓器色譜的監測數據如下表1所示。

表1 變壓器油色譜主要監測數據

從上表中可發現，總烴含量均不正常，故障氣體多為CH4和C2H4，C2H2含量很少，可得知此處有過熱性故障。以2007年8月9日的數據為例，計算三比值為：

編碼為(0，2，2)可知此為“高于700℃的高溫過熱故障”，計算熱點溫度：

所得的數和三比值的分析類似，也證明分析的正確性為“高于700℃的高溫過熱故障”。

2006年5月和12月，ABB對其進行了兩次檢驗處理。閥側套管檢查如圖4、5和6所示：對a、b套管的導電銅桿接觸表面、套管油紙絕緣、均壓球連接部位、CT等作檢查，發現a、b套管的導電銅桿表面均有少許白色油漆物。

圖3 a套管的導電銅桿接觸表面圖4 b套管的導電銅桿接觸表面圖5 更換極性開關觸頭的位置

故障分析：變壓器工作時，產生的故障大部分為過熱性故障和高能放電性故障。電弧放電的電流大小不同，產生的特征氣體不同。過熱性故障時常發生，危害性看似不大，其發展后果比較嚴重，會造成絕緣劣化和熱解。

高能量放電也稱電弧放電，此類故障產生的大量氣體主要是乙炔和氫等，無法在油中溶解會造成瓦斯動作。而低能量放電常為火花放電，產生的主要是乙炔和氫，不過因為能量較小，總烴都比較低。

4 總結

本文主要總結了換流變壓器中的絕緣油的診斷析方法，針對目前絕緣油分析方法管理中存在的問題，梳理試驗方法，并結合現場換流變故障實例，提出有效的絕緣油分析管理體系。總結如下：

（1）闡述了絕緣油的主要功能、特性并對其意義進行了分析，絕緣油在運行的過程中由于受到外界作用會發生氧化、裂解與碳化等反應，使油發生劣化，絕緣紙老化，因此從絕緣油的狀況可以分析出變壓器是否存在絕緣缺陷及缺陷的性質，并重點總結了引起絕緣油質量變化的主要因素。

（2）闡述了變壓器絕緣油綜合分析系統的構建意義，提出絕緣油分析的綜合管理的流程，即集變壓器參數、狀態監測、歷史數據、故障診斷為一體的流程，并詳細描述了系統的管理模式；

（3）結合絕緣油分析管理體系，通過絕緣油分析試驗，發現變壓器內部絕緣故障的實例進行判斷分析，并對變壓器故障診斷方法進行了總結。

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[3]Arquharson R F，Improving Substation Reliability with On-Line Transformer Monitoring,2012 T&D World Expo Conference[C].April 7-9.2012.

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