基于油中溶解氣體分析發(fā)現(xiàn)并處理變壓器內(nèi)部放電故障的方法研究

薛立峰 劉宏

摘要：本文主要闡述了一起 110kV 變壓器本體內(nèi)部存在放電故障的原因分析及處理經(jīng)過(guò)。本文從油中溶解氣體色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù) 著手分析故障原因，首先利用三比值法判斷故障性質(zhì)，通過(guò)計(jì)算絕對(duì)產(chǎn)氣速率了解故障發(fā)展速度，再結(jié)合電氣試驗(yàn)結(jié)果以及 變壓器吊罩檢查情況綜合分析，對(duì)故障原因做出科學(xué)合理判斷。

關(guān)鍵詞：色譜分析；變壓器；潛伏性故障；診斷

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0339-01

引言

變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備之一，目前電力系統(tǒng)中的

大型變壓器以油浸式為主，大多以精煉礦物油作為絕緣和冷卻的介 質(zhì)。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，由于受到熱、電和機(jī)械應(yīng)力等作用，導(dǎo) 致變壓器中的絕緣油和絕緣紙熱裂分解，產(chǎn)生氫氣、低分子烴類、 一氧化碳、二氧化碳以及游離碳等分解產(chǎn)物，這些分解產(chǎn)物會(huì)溶于 油中。變壓器正常運(yùn)行情況產(chǎn)生的氣體非常少，幾乎不會(huì)產(chǎn)生乙炔， 但是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率則十分明顯，并 且不同類型的故障及不同嚴(yán)重程度的故障產(chǎn)生氣體的類型和濃度是 不盡相同的。而變壓器油中溶解氣體分析就是根據(jù)氣相色譜方法獲 得油中各種特征氣體的濃度，然后根據(jù)獲得的各種氣體濃度，判斷 故障類型、發(fā)展速度以及故障點(diǎn)位置等故障信息。由于油中溶解氣 體分析方法對(duì)于判斷慢性潛伏性故障十分有效，并且可以在故障早 期靈敏的檢出故障，且實(shí)施過(guò)程中無(wú)需停運(yùn)變壓器，非常便利，所 以在變壓器運(yùn)維中得到廣泛應(yīng)用。

1.設(shè)備概況

某 110kV 變壓器型號(hào)為 SSZ11-50000/110，容量 16000KVA，油

重 11 噸，2006 年 3 月投入運(yùn)行，歷年電氣試驗(yàn)、變壓器油常規(guī)和 色譜檢測(cè)正常。2017年3月18日例行取樣分析發(fā)現(xiàn)氫氣含量373.75 μL/L、乙炔含量 88.87μL/L、總烴含量317.20μL/L，均超過(guò)運(yùn)行 中設(shè)備油中氣體含量注意值（運(yùn)行中設(shè)備油中氣體含量注意值：氫 氣 150μL/L、乙炔5μL/L、總烴150μL/L）。由于該變壓器所帶負(fù) 荷為重要負(fù)荷，在完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移前不能停電，所以在停電前對(duì)變壓 器油進(jìn)行跟蹤分析，以隨時(shí)掌握變壓器故障發(fā)展情況，色譜跟蹤數(shù) 據(jù)如表1所示。

2.色譜數(shù)據(jù)分析處理

2.1利用三比值法判斷故障類型

用3 月18 日數(shù)據(jù)進(jìn)行三比值計(jì)算，得出編碼101，指示該變壓

器內(nèi)部存在電弧放電故障。3 月 19 日、21 日、26 日數(shù)據(jù)計(jì)算三比 值，編碼依然為101，說(shuō)明故障類型沒(méi)有改變，也沒(méi)有新的故障產(chǎn)生。

2.2以一氧化碳、二氧化碳為特征量診斷故障

二氧化碳與一氧化碳比值明顯大于 2，并且一氧化碳無(wú)明顯增

長(zhǎng)，所以不涉及絕緣紙分解故障。 2.3故障嚴(yán)重程度診斷

用18日和26日數(shù)據(jù)計(jì)算，總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率達(dá)到342mL/d、 氫氣絕對(duì)產(chǎn)氣速率達(dá)到 298mL/d、乙炔絕對(duì)產(chǎn)氣速率達(dá)到 7mL/d，遠(yuǎn) 大于運(yùn)行中設(shè)備油中溶解氣體絕對(duì)產(chǎn)氣速率注意值（絕對(duì)產(chǎn)氣速率 注意值：總烴為 12mL/d、氫氣為 10mL/d、乙炔為 0.2mL/d），說(shuō)明 氣體產(chǎn)生很快，需盡快停電處理。

2.4擬采取的措施

通過(guò) 8 天的色譜跟蹤分析，判斷該變壓器內(nèi)部存在發(fā)展較快的 放電故障。變壓器電弧放電一般發(fā)生在線圈匝、層間短路、相間短 路，分接頭引線油隙閃絡(luò)、引線對(duì)箱殼放電、線圈斷線、引線對(duì)其 他接地放電、分接開(kāi)關(guān)飛弧、環(huán)電流引起飛弧等。由于一氧化碳、 二氧化碳含量增長(zhǎng)不是特別快，所以排除了匝間短路的可能性，同 時(shí)向運(yùn)維人員確認(rèn)，有載調(diào)壓油位低于變壓器本體油位，所以也排 除了有載調(diào)壓滲漏的可能，所以最終確認(rèn)變壓器本體內(nèi)部放電故障，

建議在具備停電條件時(shí)應(yīng)盡快停電檢查處理。 3.變壓器電氣試驗(yàn)結(jié)果

27日該變壓器停電后進(jìn)行了電氣試驗(yàn)。在進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)時(shí)， 35kV 中壓側(cè)A、B、C三相對(duì)中性點(diǎn)直流電阻 1、2、3、4、5檔位直 阻無(wú)窮大，相間直流電阻三相平衡，根據(jù)直流電阻試驗(yàn)結(jié)果初步判 斷主變35kV中性點(diǎn)引流線斷線。

4.變壓器吊罩檢查結(jié)果

28 日對(duì)該變壓器進(jìn)行了吊罩檢查，發(fā)現(xiàn) 35kV 中性點(diǎn)引線對(duì)外

殼放電后熔斷，圖一為該變壓器中性點(diǎn)引線熔斷及對(duì)外殼放電后的 圖片。

5.故障處理

確定故障點(diǎn)后，檢修人員對(duì)該變壓器 35kV 引流線進(jìn)行了焊接處

理，并采取措施確保引流線對(duì)主變箱體留有足夠的安全距離，同時(shí) 對(duì)其它導(dǎo)電體進(jìn)行了檢查，在回裝時(shí)按照規(guī)范要求進(jìn)行了安裝。同 時(shí)對(duì)變壓器鐵芯繞組等部位進(jìn)行熱油噴淋處理，油樣檢驗(yàn)結(jié)果符合 規(guī)定，通過(guò)大修后試驗(yàn)確定各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格，變壓器符合投運(yùn)條件， 可以送電。變壓器帶電運(yùn)行后，在運(yùn)行4 天、10 天、30 天和半年時(shí) 取油樣進(jìn)行色譜分析，未發(fā)現(xiàn)異常情況。

結(jié)語(yǔ)

變壓器典型故障包括局部放電、低能量放電、高能量放電及過(guò)

熱故障。通過(guò)對(duì)變壓器絕緣油中溶解氣體色譜分析方法，能非常靈 敏有效的及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障及其發(fā)展程度，是 其他電氣試驗(yàn)方法不可替代和比擬的。因此，為防患未然，我們不 但要堅(jiān)持做好化學(xué)、電氣性能等專業(yè)技術(shù)監(jiān)督和狀態(tài)檢修工作、及 時(shí)掌握設(shè)備健康運(yùn)行狀況，還要加強(qiáng)變壓器選型、監(jiān)造、安裝、驗(yàn) 收、維護(hù)全過(guò)程管理，確保安裝使用設(shè)計(jì)合理、質(zhì)量合格的變壓器， 從根本上保證電氣設(shè)備、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T722-2017《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，

中國(guó)電力出版社