基于色譜技術的500kV變壓器內部放電故障分析及處理

魏棟+++李貞+++李斐

摘 要：文章通過油色譜試驗技術發現某500kV變壓器初次投運后的異常情況，通過累計一個月的色譜試驗數據分析判定變壓器發生了內部放電故障，結合超聲波定位、局部放電等電氣試驗進行故障分析與定位，結合解體檢查制定處理措施消除內部絕緣強度不夠造成的運行期間放電故障。

關鍵詞：變壓器；內部放電；油色譜技術；乙炔；鐵芯夾件

固體絕緣是保障變壓器安全運行的重要因素之一，固體絕緣包括的內部絕緣件、紙絕緣等，固體絕緣缺陷最直接反應在色譜試驗中乙炔數值的不斷增加，該類缺陷可能造成變壓器損壞甚至燒損的事故。

1 油色譜檢測數據分析

某變電站500kV變壓器，設備型號：ODFS13-250000/50，總油量70t，2011年10月生產，2012年8月29日投運。主變新投運后，按照國家電網公司《輸變電設備狀態檢修試驗規程》規定，分別在的第1、4、10、30天對變壓器做油中溶解氣體分析試驗。8月30日的各項試驗數據均正常。分析9月2日的試驗數據發現，在三相本體油中都出現少于1μL/L乙炔。持續進行油化專業監測跟蹤，到9月16日的絕緣油色譜試驗發現三相本體中的乙炔量已為：A相：0.62μL/L；B相：0.15μL/L；C相：0.20μL/L，在投運半個月時間中乙炔數值顯穩步增長趨勢，該色譜變化趨勢如圖1、2、3所示。

圖1 A相特征氣體趨勢圖

圖2 B相特征氣體趨勢

圖3 C相特征氣體趨勢

從以上三圖中得出以下結論：特征氣體在A相有著顯著的同步增長趨勢，在B相趨勢相對平緩，在C相中增長趨勢更緩慢。通過改良三比值法計算編碼為2/0/2-低能放電。進行變壓器耐壓試驗，三相試驗數據分別為：A相60.2kV，B相63.4kV，C相65.1kV；油中含水量試驗數據分別為：A相4.3ppm，B相5.1ppm，C相6.4ppm均符合變壓器油規程要求。結合變壓器內部油量與以往絕緣油內部故障檢查，該變壓器內部應有絕緣間隙不足造成的懸浮放電情況。

2012年9月6日-15日，對主變進行了帶電測試，測試結果如下：9月6日首先測試變壓器鐵芯接地電流，發現鐵芯外引接地排卡取有電流泄漏：A相11.1mA，B相11.1mA，C相13.5mA（均小于規程規定值100mA）。9月12日又做該試驗發現：A相11.0mA，B相11.1mA，C相11.5mA。其次，進行紅外精確測溫，未發現異常發熱。通過超聲波和脈沖電流聯合檢測發現在變壓器油箱壁上用局部放電超聲探測器發現其內部存在局部放電超聲波信號并對放電位置定位，在變壓器鐵芯和夾件接地線上用寬頻帶電流互感器發現有脈沖電流信號。分析測試數據發現：用電測法發現A相在鐵芯及夾件處都有放電信號，其值約為150×104PC左右。對A相用超聲法定位，找到放電位置主要集中在高度約為250-600mm的低壓線圈下部油枕側夾件區域。圖形如下：

圖4 A相超聲定位圖形

圖5 A相超聲定位結構示意圖

結合色譜試驗數據分析，A相乙炔值穩定增長表明內部懸浮放電位置距離取樣口位置（取樣位置位于變壓器底部寬側距離鐵芯夾件位置較遠）有較大的距離，如距離較近由于氣體在絕緣油中即時溶解度與內部溫度影響，色譜數據中乙炔會呈現不規律變化，推斷懸浮放電位置應為鐵芯夾件處，與電氣試驗定位點基本吻合。

對B、C相的測試，只發現了電信號，沒有放電點。而在A相中同時發現電信號和可疑聲信號，鐵芯與夾件位置出現相位相反、局放量相近的現象，表明放電發生在A相鐵芯與夾件間。再考慮油化學試驗數據，同樣也能推斷出懸浮電位可能導致該主變內部出現連續的火花放電。綜合分析定位結果和變壓器結構，初步推測在“鐵心-夾件”之間的夾件磁屏蔽位置出現放電。接著9月12日在現場對A相變壓器再次進行了“改變鐵心電位狀態下變壓器局放與超聲檢測”進一步確認放電位置。結果發現當鐵芯對地電壓為223V時，變壓器超聲信號強度上升5-10dB，不斷改變鐵心接地狀態，以上情況重復出現。這說明了放電位置就在“鐵心-夾件間”。

2 故障原因分析

該組變壓器在出廠前進行局部放電、感應耐壓等交接試驗，以及電氣試驗前后的色譜分析均無異常，而在投運后出現乙炔，可能是投運后主變在系統電壓下發生持續低能放電，引起油中出現乙炔且呈緩慢增長態勢。

結合此變壓器內部結構分析，放電位置應在鐵芯與夾件距離最短的間隙處（間距僅8mm），具體如圖6-圖7所示。

3 吊罩檢查及處理措施

外觀檢查：變壓器內部器身絕緣漆覆蓋全面均勻，內部紙絕緣系統無明顯變色發黑跡象，但底部絕緣油中有少量絕緣紙碎片，器身沒有明顯位移、竄動、變形跡象。內部磁分路檢查中發現上部磁分路與夾件安裝面處存在積炭痕跡，拆下下部磁分路發現有放電痕跡存在下部磁分路端部與鐵芯處、下磁分路與下夾件處。檢查磁分路厚度為14.3mm低于設計的20mm。根據廠內吊罩檢查情況分析認為該缺陷產生的原因為磁分路與鐵芯間距較小且無可靠絕緣保證措施，導致漏磁較大時磁分路與鐵芯間發生放電。采取的措施：（1）增大磁分路與鐵芯間的距離，采用變更磁分路長度的措施增大磁分路與夾件的間隙。（2）加強磁分路與鐵芯間的絕緣，在磁分路表面采用絕緣紙板進行覆蓋。采取上述措施后投運的主變至今各項色譜試驗數據正常，設備運行穩定。

4 結束語

油色譜試驗中乙炔對絕緣件內部放電尤為敏感，利用色譜技術能有效發現設備異常情況、監測及試驗設定設備放電缺陷、吊罩檢查并最終找到故障位置，避免了更嚴重的缺陷發生。該案例的分析表明油色譜試驗的成熟與應用，對于掌握主變壓器狀態信息，及時發現變壓器的故障隱患和設備運行安全至關重要。

參考文獻

[1]譚志龍，等.電力用油（氣）技術問答[M].中國電力出版社，2006：89.

[2]王曉鶯，等. 變壓器故障于監測[M].機械工業出版社，2004.3：51.

[3]董其國.電力變壓器故障與診斷[M].中國電力出版社，2000：43.

作者簡介：魏棟（1984，4-），男，河北平山人，本科學歷，助理工程師，機電實用技術方向，現工作于河北省電力公司檢修分公司。endprint

摘 要：文章通過油色譜試驗技術發現某500kV變壓器初次投運后的異常情況，通過累計一個月的色譜試驗數據分析判定變壓器發生了內部放電故障，結合超聲波定位、局部放電等電氣試驗進行故障分析與定位，結合解體檢查制定處理措施消除內部絕緣強度不夠造成的運行期間放電故障。

關鍵詞：變壓器；內部放電；油色譜技術；乙炔；鐵芯夾件

固體絕緣是保障變壓器安全運行的重要因素之一，固體絕緣包括的內部絕緣件、紙絕緣等，固體絕緣缺陷最直接反應在色譜試驗中乙炔數值的不斷增加，該類缺陷可能造成變壓器損壞甚至燒損的事故。

1 油色譜檢測數據分析

某變電站500kV變壓器，設備型號：ODFS13-250000/50，總油量70t，2011年10月生產，2012年8月29日投運。主變新投運后，按照國家電網公司《輸變電設備狀態檢修試驗規程》規定，分別在的第1、4、10、30天對變壓器做油中溶解氣體分析試驗。8月30日的各項試驗數據均正常。分析9月2日的試驗數據發現，在三相本體油中都出現少于1μL/L乙炔。持續進行油化專業監測跟蹤，到9月16日的絕緣油色譜試驗發現三相本體中的乙炔量已為：A相：0.62μL/L；B相：0.15μL/L；C相：0.20μL/L，在投運半個月時間中乙炔數值顯穩步增長趨勢，該色譜變化趨勢如圖1、2、3所示。

圖1 A相特征氣體趨勢圖

圖2 B相特征氣體趨勢

圖3 C相特征氣體趨勢

從以上三圖中得出以下結論：特征氣體在A相有著顯著的同步增長趨勢，在B相趨勢相對平緩，在C相中增長趨勢更緩慢。通過改良三比值法計算編碼為2/0/2-低能放電。進行變壓器耐壓試驗，三相試驗數據分別為：A相60.2kV，B相63.4kV，C相65.1kV；油中含水量試驗數據分別為：A相4.3ppm，B相5.1ppm，C相6.4ppm均符合變壓器油規程要求。結合變壓器內部油量與以往絕緣油內部故障檢查，該變壓器內部應有絕緣間隙不足造成的懸浮放電情況。

2012年9月6日-15日，對主變進行了帶電測試，測試結果如下：9月6日首先測試變壓器鐵芯接地電流，發現鐵芯外引接地排卡取有電流泄漏：A相11.1mA，B相11.1mA，C相13.5mA（均小于規程規定值100mA）。9月12日又做該試驗發現：A相11.0mA，B相11.1mA，C相11.5mA。其次，進行紅外精確測溫，未發現異常發熱。通過超聲波和脈沖電流聯合檢測發現在變壓器油箱壁上用局部放電超聲探測器發現其內部存在局部放電超聲波信號并對放電位置定位，在變壓器鐵芯和夾件接地線上用寬頻帶電流互感器發現有脈沖電流信號。分析測試數據發現：用電測法發現A相在鐵芯及夾件處都有放電信號，其值約為150×104PC左右。對A相用超聲法定位，找到放電位置主要集中在高度約為250-600mm的低壓線圈下部油枕側夾件區域。圖形如下：

圖4 A相超聲定位圖形

圖5 A相超聲定位結構示意圖

結合色譜試驗數據分析，A相乙炔值穩定增長表明內部懸浮放電位置距離取樣口位置（取樣位置位于變壓器底部寬側距離鐵芯夾件位置較遠）有較大的距離，如距離較近由于氣體在絕緣油中即時溶解度與內部溫度影響，色譜數據中乙炔會呈現不規律變化，推斷懸浮放電位置應為鐵芯夾件處，與電氣試驗定位點基本吻合。

對B、C相的測試，只發現了電信號，沒有放電點。而在A相中同時發現電信號和可疑聲信號，鐵芯與夾件位置出現相位相反、局放量相近的現象，表明放電發生在A相鐵芯與夾件間。再考慮油化學試驗數據，同樣也能推斷出懸浮電位可能導致該主變內部出現連續的火花放電。綜合分析定位結果和變壓器結構，初步推測在“鐵心-夾件”之間的夾件磁屏蔽位置出現放電。接著9月12日在現場對A相變壓器再次進行了“改變鐵心電位狀態下變壓器局放與超聲檢測”進一步確認放電位置。結果發現當鐵芯對地電壓為223V時，變壓器超聲信號強度上升5-10dB，不斷改變鐵心接地狀態，以上情況重復出現。這說明了放電位置就在“鐵心-夾件間”。

2 故障原因分析

該組變壓器在出廠前進行局部放電、感應耐壓等交接試驗，以及電氣試驗前后的色譜分析均無異常，而在投運后出現乙炔，可能是投運后主變在系統電壓下發生持續低能放電，引起油中出現乙炔且呈緩慢增長態勢。

結合此變壓器內部結構分析，放電位置應在鐵芯與夾件距離最短的間隙處（間距僅8mm），具體如圖6-圖7所示。

3 吊罩檢查及處理措施

外觀檢查：變壓器內部器身絕緣漆覆蓋全面均勻，內部紙絕緣系統無明顯變色發黑跡象，但底部絕緣油中有少量絕緣紙碎片，器身沒有明顯位移、竄動、變形跡象。內部磁分路檢查中發現上部磁分路與夾件安裝面處存在積炭痕跡，拆下下部磁分路發現有放電痕跡存在下部磁分路端部與鐵芯處、下磁分路與下夾件處。檢查磁分路厚度為14.3mm低于設計的20mm。根據廠內吊罩檢查情況分析認為該缺陷產生的原因為磁分路與鐵芯間距較小且無可靠絕緣保證措施，導致漏磁較大時磁分路與鐵芯間發生放電。采取的措施：（1）增大磁分路與鐵芯間的距離，采用變更磁分路長度的措施增大磁分路與夾件的間隙。（2）加強磁分路與鐵芯間的絕緣，在磁分路表面采用絕緣紙板進行覆蓋。采取上述措施后投運的主變至今各項色譜試驗數據正常，設備運行穩定。

4 結束語

油色譜試驗中乙炔對絕緣件內部放電尤為敏感，利用色譜技術能有效發現設備異常情況、監測及試驗設定設備放電缺陷、吊罩檢查并最終找到故障位置，避免了更嚴重的缺陷發生。該案例的分析表明油色譜試驗的成熟與應用，對于掌握主變壓器狀態信息，及時發現變壓器的故障隱患和設備運行安全至關重要。

參考文獻

[1]譚志龍，等.電力用油（氣）技術問答[M].中國電力出版社，2006：89.

[2]王曉鶯，等. 變壓器故障于監測[M].機械工業出版社，2004.3：51.

[3]董其國.電力變壓器故障與診斷[M].中國電力出版社，2000：43.

作者簡介：魏棟（1984，4-），男，河北平山人，本科學歷，助理工程師，機電實用技術方向，現工作于河北省電力公司檢修分公司。endprint

摘 要：文章通過油色譜試驗技術發現某500kV變壓器初次投運后的異常情況，通過累計一個月的色譜試驗數據分析判定變壓器發生了內部放電故障，結合超聲波定位、局部放電等電氣試驗進行故障分析與定位，結合解體檢查制定處理措施消除內部絕緣強度不夠造成的運行期間放電故障。

關鍵詞：變壓器；內部放電；油色譜技術；乙炔；鐵芯夾件

固體絕緣是保障變壓器安全運行的重要因素之一，固體絕緣包括的內部絕緣件、紙絕緣等，固體絕緣缺陷最直接反應在色譜試驗中乙炔數值的不斷增加，該類缺陷可能造成變壓器損壞甚至燒損的事故。

1 油色譜檢測數據分析

某變電站500kV變壓器，設備型號：ODFS13-250000/50，總油量70t，2011年10月生產，2012年8月29日投運。主變新投運后，按照國家電網公司《輸變電設備狀態檢修試驗規程》規定，分別在的第1、4、10、30天對變壓器做油中溶解氣體分析試驗。8月30日的各項試驗數據均正常。分析9月2日的試驗數據發現，在三相本體油中都出現少于1μL/L乙炔。持續進行油化專業監測跟蹤，到9月16日的絕緣油色譜試驗發現三相本體中的乙炔量已為：A相：0.62μL/L；B相：0.15μL/L；C相：0.20μL/L，在投運半個月時間中乙炔數值顯穩步增長趨勢，該色譜變化趨勢如圖1、2、3所示。

圖1 A相特征氣體趨勢圖

圖2 B相特征氣體趨勢

圖3 C相特征氣體趨勢

從以上三圖中得出以下結論：特征氣體在A相有著顯著的同步增長趨勢，在B相趨勢相對平緩，在C相中增長趨勢更緩慢。通過改良三比值法計算編碼為2/0/2-低能放電。進行變壓器耐壓試驗，三相試驗數據分別為：A相60.2kV，B相63.4kV，C相65.1kV；油中含水量試驗數據分別為：A相4.3ppm，B相5.1ppm，C相6.4ppm均符合變壓器油規程要求。結合變壓器內部油量與以往絕緣油內部故障檢查，該變壓器內部應有絕緣間隙不足造成的懸浮放電情況。

2012年9月6日-15日，對主變進行了帶電測試，測試結果如下：9月6日首先測試變壓器鐵芯接地電流，發現鐵芯外引接地排卡取有電流泄漏：A相11.1mA，B相11.1mA，C相13.5mA（均小于規程規定值100mA）。9月12日又做該試驗發現：A相11.0mA，B相11.1mA，C相11.5mA。其次，進行紅外精確測溫，未發現異常發熱。通過超聲波和脈沖電流聯合檢測發現在變壓器油箱壁上用局部放電超聲探測器發現其內部存在局部放電超聲波信號并對放電位置定位，在變壓器鐵芯和夾件接地線上用寬頻帶電流互感器發現有脈沖電流信號。分析測試數據發現：用電測法發現A相在鐵芯及夾件處都有放電信號，其值約為150×104PC左右。對A相用超聲法定位，找到放電位置主要集中在高度約為250-600mm的低壓線圈下部油枕側夾件區域。圖形如下：

圖4 A相超聲定位圖形

圖5 A相超聲定位結構示意圖

結合色譜試驗數據分析，A相乙炔值穩定增長表明內部懸浮放電位置距離取樣口位置（取樣位置位于變壓器底部寬側距離鐵芯夾件位置較遠）有較大的距離，如距離較近由于氣體在絕緣油中即時溶解度與內部溫度影響，色譜數據中乙炔會呈現不規律變化，推斷懸浮放電位置應為鐵芯夾件處，與電氣試驗定位點基本吻合。

對B、C相的測試，只發現了電信號，沒有放電點。而在A相中同時發現電信號和可疑聲信號，鐵芯與夾件位置出現相位相反、局放量相近的現象，表明放電發生在A相鐵芯與夾件間。再考慮油化學試驗數據，同樣也能推斷出懸浮電位可能導致該主變內部出現連續的火花放電。綜合分析定位結果和變壓器結構，初步推測在“鐵心-夾件”之間的夾件磁屏蔽位置出現放電。接著9月12日在現場對A相變壓器再次進行了“改變鐵心電位狀態下變壓器局放與超聲檢測”進一步確認放電位置。結果發現當鐵芯對地電壓為223V時，變壓器超聲信號強度上升5-10dB，不斷改變鐵心接地狀態，以上情況重復出現。這說明了放電位置就在“鐵心-夾件間”。

2 故障原因分析

該組變壓器在出廠前進行局部放電、感應耐壓等交接試驗，以及電氣試驗前后的色譜分析均無異常，而在投運后出現乙炔，可能是投運后主變在系統電壓下發生持續低能放電，引起油中出現乙炔且呈緩慢增長態勢。

結合此變壓器內部結構分析，放電位置應在鐵芯與夾件距離最短的間隙處（間距僅8mm），具體如圖6-圖7所示。

3 吊罩檢查及處理措施

外觀檢查：變壓器內部器身絕緣漆覆蓋全面均勻，內部紙絕緣系統無明顯變色發黑跡象，但底部絕緣油中有少量絕緣紙碎片，器身沒有明顯位移、竄動、變形跡象。內部磁分路檢查中發現上部磁分路與夾件安裝面處存在積炭痕跡，拆下下部磁分路發現有放電痕跡存在下部磁分路端部與鐵芯處、下磁分路與下夾件處。檢查磁分路厚度為14.3mm低于設計的20mm。根據廠內吊罩檢查情況分析認為該缺陷產生的原因為磁分路與鐵芯間距較小且無可靠絕緣保證措施，導致漏磁較大時磁分路與鐵芯間發生放電。采取的措施：（1）增大磁分路與鐵芯間的距離，采用變更磁分路長度的措施增大磁分路與夾件的間隙。（2）加強磁分路與鐵芯間的絕緣，在磁分路表面采用絕緣紙板進行覆蓋。采取上述措施后投運的主變至今各項色譜試驗數據正常，設備運行穩定。

4 結束語

油色譜試驗中乙炔對絕緣件內部放電尤為敏感，利用色譜技術能有效發現設備異常情況、監測及試驗設定設備放電缺陷、吊罩檢查并最終找到故障位置，避免了更嚴重的缺陷發生。該案例的分析表明油色譜試驗的成熟與應用，對于掌握主變壓器狀態信息，及時發現變壓器的故障隱患和設備運行安全至關重要。

參考文獻

[1]譚志龍，等.電力用油（氣）技術問答[M].中國電力出版社，2006：89.

[2]王曉鶯，等. 變壓器故障于監測[M].機械工業出版社，2004.3：51.

[3]董其國.電力變壓器故障與診斷[M].中國電力出版社，2000：43.

作者簡介：魏棟（1984，4-），男，河北平山人，本科學歷，助理工程師，機電實用技術方向，現工作于河北省電力公司檢修分公司。endprint