一起變壓器油色譜異常分析與處理

黃學增，劉增文，王　璟，王同泉，劉發成

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東　濰坊　261061）

一起變壓器油色譜異常分析與處理

黃學增，劉增文，王璟，王同泉，劉發成

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261061）

電力變壓器是電力系統的樞紐設備，其可靠性直接影響到電網的安全穩定，油中溶解氣體分析是一種較好的監測和診斷變壓器故障的方法。結合一起變壓器絕緣油色譜數據異常的案例，通過油中溶解氣體分析和停電試驗來判斷變壓器的絕緣故障類型，發現了變壓器缺陷。

變壓器；溶解氣體；色譜；絕緣

0　引言

電力變壓器是電力系統的樞紐設備，及時有效地診斷其內部故障，對于電力系統的安全穩定運行是極為重要的。油中溶解氣體分析（DGA）無需停電即可采油樣檢測診斷油浸電力設備的絕緣狀況，對于監測和診斷油浸電力變壓器的早期故障和潛伏性故障、預防災難性故障是一種較成熟的方

法［1-3］。

傳統的DGA都是采用離線方法，這種方式需要定期從變壓器取油樣進行分析，對于一些在兩次取樣間隔的突發性故障可能無法及時診斷，而油中溶解氣體在線監測，能夠實時地獲取變壓器的狀態信息，為設備的維修決策提供準確判據，正越來越受到重視。

1　故障的發現與色譜分析

2014-05-21，試驗人員在對各站變壓器油在線色譜裝置實時上傳的數據檢查過程中發現220 kV仁和站2號主變在線色譜數據異常，油內氣體含量超標，且增長速度快。當即去現場采取油樣并進行色譜分析，試驗結果如表1所示，乙炔和總烴的變化趨勢如圖1所示。

表1　仁和站2號主變色譜分析結果　μL/L

圖1　油內乙炔和總烴的變化趨勢

1.1IEC三比值法

由表1可知，仁和站2號主變乙炔等氣體含量超標，利用IEC三比值法［4］進行深入分析。仁和站2號主變特征氣體的體積分數比值分別為：

三比值法的編碼規則如表2所示。

表2　三比值法編碼規則

由表2可知，仁和站2號主變三比值為（0，2，2），由三比值法的故障類型判斷方法可知，仁和站2號主變存在高溫過熱故障，造成故障的原因可能是分接開關接觸不良、引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、鐵芯多點接地等。

1.2φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）分析

對油中φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）進行檢測，得φ（CH4）/φ（H2）=2，φ（CO2）/φ（CO）=2.5。大量數據表明［5-7］，如果高溫過熱故障涉及到導電回路，如分接開關接觸不良、引線接觸不良、導線接頭焊接不良或斷股以及多股導線中股間短路等，所產生的CH4量比涉及到導磁回路時產生的量要多，即φ（CH4）/φ（H2）值要大，如果高溫過熱故障只涉及導磁回路，該值一般接近1。值得注意的是，潛油泵磨損引起的絕緣油過熱所產生的氣體與導磁回路過熱時產生的氣體非常相似。

當故障涉及固體絕緣時，會引起CO和CO2含量的明顯增長。固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現在油中CO和CO2的含量上，一般沒有嚴格的界限，規律也不明顯。這主要是由于從空氣中吸收CO2、固體絕緣老化及油的長期氧化形成CO和CO2的基值過高造成的。經驗證明，當懷疑設備固體絕緣材料老化時，一般φ（CO2）/φ（CO）＞7，當懷疑故障涉及固體絕緣材料時（高于200℃），φ（CO2）/φ（CO）＜3。

通過對色譜數據進行三比值法和 φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）的分析最終得出2號主變故障在導電回路，可能的故障原因是分接開關接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良。

2　主變停電試驗及分析

為了進一步查清故障，對220 kV仁和站2號主變進行停電試驗，變壓器高壓側繞組直流電阻測試結果如表3所示。

表3　高壓側繞組直流電阻

由表3可知，2號主變高壓繞組的測量誤差在允許范圍之內，與初值相比，分接位置在1～8頭和17頭時誤差較大，分析其數據得出高壓1～8頭和17頭的C相線圈直流電阻偏大，可判定高壓繞組的分接開關1～8頭和17頭存在公共回路。查閱主變分接開關連接圖，如圖2所示。由圖2可知，高壓1～8頭和17頭存在公共回路，因此判斷為2號主變C相1～8頭和17頭公共回路的某一接頭松動，造成接觸電阻增大，使得直流電阻誤差偏大，接頭處發熱導致油中產生乙炔并增長較快。

圖2　主變高壓側分接開關接線圖

3　主變線圈檢查與故障處理

對變壓器內部線圈進行檢查，發現高壓C相8分接調壓線圈引出線接頭壓接松動，發熱嚴重，如圖3所示。檢修人員隨即對發熱的導線進行更換并重新壓接，更換后對變壓器進行常規試驗和局放、耐壓等試驗，各項試驗結果均合格。

圖3　線圈故障

最終可判定故障原因為2號主變出廠時高壓C 相8分接調壓線圈引出線接頭沒有壓緊，運行過程中由于變壓器不停地振動導致接頭松動，嚴重過熱，產生乙炔。及時發現處理此次故障，有效避免了220 kV仁和變電站2號變壓器在運行中內部連接發熱可能造成的重大設備事故。

4　結語

油中溶解氣體分析是一種很好的變壓器絕緣故障在線診斷方法，變壓器油色譜在線監測系統的應用為變壓器狀態檢修提供了很好的依據，可發現變壓器的早期故障，隨時監視故障的發展狀況。

［1］張冠軍，錢政，嚴璋.DGA技術在電力變壓器絕緣故障診斷中的應用與進展［J］.變壓器，1999，36（1）：30-34.

［2］王有元，廖瑞金，陳偉根，等.基于油色譜分析的變壓器故障在線預測方法［J］.重慶大學學報，2005，28（7）：34-37.

［3］嚴璋.電氣絕緣在線檢測技術［M］.北京：水利電力出版社，1995.

［4］IEC 60599—2007Mineral oil-impregnated electrical equipment in service-Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis［S］.

［5］李藻湘.變壓器內部過熱性故障特征氣體分析與處理［J］.電工技術，1994，23（1）：18-20.

［6］王世閣.變壓器繞組過熱性故障分析［J］.變壓器，1994，31（9）：31-35.

［7］李義倉.變壓器油中CO和CO2與絕緣材料劣化的關系及故障診斷［J］.華東電力，1993，21（2）：16-19.

Analysis and Treatments of Transformer Oil Chromatographic Abnormality

HUANG Xuezeng，LIU Zengwen，WANG Jing，WANG Tongquan，LIU Facheng
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261061，China）

Power transformers are key equipment in power system，and their operation reliability directly influences the safety and stability of power system.The dissolved gas analysis in oil is an effective measure to monitor and diagnose the faults of transformers.Taken as an example of a case of transformer insulating oil chromatographic abnormality，the fault type and fault location are determined by means of dissolved gas analysis and experiments.

transformer；dissolved gas；chromatography；insulation

TM406

B

1007-9904（2015）09-0076-03

2015-03-11

黃學增（1986），男，工程師，主要從事電氣試驗等方面的工作。