變壓器高壓套管在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常的診斷及處理

摘要：文章通過一起基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常對電氣設備進行故障診斷及處理的案例，介紹了變壓器高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)基本工作原理、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常分析判斷方法以及通過一系列停電試驗來對設備故障進行確認和診斷。

關鍵詞：變壓器；在線監(jiān)測；數(shù)據(jù)異常；高壓套管；分析診斷；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM855 文章編號：1009-2374（2016）36-0181-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.090

電氣設備在線監(jiān)測技術是一種在運行狀態(tài)下對電氣設備的絕緣參數(shù)進行監(jiān)測的方法，充分利用了傳感器、計算機、數(shù)字信號處理等技術，連續(xù)或周期性地采集設備運行過程中的絕緣參數(shù)，能夠準確地監(jiān)測運行設備的絕緣狀態(tài)，為電氣設備的狀態(tài)檢修提供依據(jù)，為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。目前，西雙版納供電局在線監(jiān)測系統(tǒng)主要對變壓器高壓套管、電流互感器、電容式電壓互感器、避雷器等容性設備進行絕緣監(jiān)測，通過定期對絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)進行收集分析來判斷設備的運行狀況。

1 變壓器高壓套管在線監(jiān)測

高壓套管作為電力變壓器的重要設備，它能使變壓器高壓導線安全地穿過變壓器箱蓋，與其他電氣設備連接，它的安全穩(wěn)定運行對變壓器來說具有重要意義。當高壓套管內(nèi)部絕緣發(fā)生劣化、受潮時都會導致介損值增加，所以根據(jù)介損值的變化可以較靈敏地反映出絕緣受潮和其他某些局部缺陷。

高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)技術原理是通過高精度傳感器，測出高壓套管末屏電流的幅度和相位，通過系統(tǒng)電壓測量單元測得系統(tǒng)電壓的幅度和相位。由于損耗等效電阻的存在，流經(jīng)末屏接地線的漏電流與系統(tǒng)電壓間相位差并不是90°，而是存在δ的偏差。介損P與δ關系為：P=UIctanδ=U2ωCtanδ，因此一般用tanδ來表征介損值，并且電容C變化導致的Ic的改變也會在δ中表現(xiàn)出來。

2 故障發(fā)現(xiàn)

2014年9月25日，某110kV變電站容性設備在線監(jiān)測系統(tǒng)進行檢查維護，當調(diào)取在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查看時，發(fā)現(xiàn)110kV 1號主變110kV高壓套管C相介損值有明顯增加的趨勢，而A相及B相套管卻未見異常，通過調(diào)取2011～2014年同一月份時間節(jié)點的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，如表1所示。

調(diào)取2014年近5個月在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，如表2所示：

分析以上數(shù)據(jù)及變化趨勢，C相套管介損值在2014年較前三年發(fā)生明顯突變，而且在2014年近5個月內(nèi)有明顯增長的趨勢，通過檢查C相套管在線監(jiān)測系統(tǒng)的裝置及接線情況，未發(fā)現(xiàn)任何異常，且C相在線監(jiān)測系統(tǒng)與另外A、B兩相套管在線監(jiān)測系統(tǒng)運行于同樣的外部環(huán)境中，可以排除系統(tǒng)受干擾造成的數(shù)據(jù)異常情況，初步判斷C相套管介損值真實存在明顯增長趨勢，套管內(nèi)部可能存在絕緣劣化或受潮情況。

3 停電檢查及分析處理

第一，2014年10月13日，針對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示的110kV 1號主變套管C相數(shù)據(jù)異常情況，試驗班人員對110kV 1號主變套管現(xiàn)場停電檢查。首先對三相套管的外觀進行檢查，結(jié)果顯示A、B、C相套管油位在正常范圍，外表清潔，連接可靠，未見閃絡滲油及其他異常，接著對變壓器高壓套管及末屏進行相應試驗。將試驗結(jié)果與2010年試驗結(jié)果進行比較，情況見表3：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，C相套管tgδ（%）值為7.213%，遠大于規(guī)程要求的1%，而且與2010年及其他兩相套管測試數(shù)據(jù)相比，介損值發(fā)生了劇烈增長。電容量增加了4.05%，接近于規(guī)程要求的±5%，另外測量了C相套管末屏絕緣為80MΩ，低于規(guī)程要求的末屏絕緣電阻不應低于1000MΩ，介損值為12.3%，遠大于規(guī)程要求的2%，因此可以初步判定C相套管存在異常導致在線監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生變化。

第二，為進一步確認C相套管內(nèi)部的故障性質(zhì)，排除1#主變和A、B相套管也出現(xiàn)故障的可能性，對1#主變本體和A、B、C三相套管的油樣進行了色譜試驗。取油樣過程中發(fā)現(xiàn)C相套管絕緣油的顏色呈棕黃色，而A、B相套管及變壓器本體的絕緣油則呈現(xiàn)淡黃色，C相套管絕緣油的顏色存在明顯差異。

經(jīng)過色譜分析1#主變的色譜數(shù)據(jù)并與2014年6月油樣定檢時的試驗數(shù)據(jù)進行對比，數(shù)據(jù)無明顯變化，且都在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，排除1#主變本體故障可能性。

第三，從試驗結(jié)果可以看出，A、B相套管均在規(guī)程要求的范圍之內(nèi)，排除A、B相套管存在異常。而C相套管C2H2為7.19μL/L，大于規(guī)程要求2.0μL/L的標準，正常的套管幾乎不出現(xiàn)C2H2成分，當C2H2含量較大時，說明絕緣油及絕緣材料內(nèi)部存在放電情況。微水含量73.6mg/L大于35μL/L的標準值，微水含量超標說明絕緣油存在受潮情況，其他特征氣體的含量也明顯高于A、B相套管的數(shù)值。

第四，進一步按照《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（GB/T 7252-2001）中的故障類型判別方法“三比值法”進行判別。對C相套管絕緣油色譜數(shù)據(jù)進行計算編碼，最終判斷得出C相套管內(nèi)部故障類別為低能放電。另外，經(jīng)過驗證表明，當懷疑固體絕緣材料老化時，一般CO2/CO>7，從C相套管絕緣油色譜數(shù)據(jù)中可以算出，CO2/CO=74>7，所以懷疑C相套管固體絕緣存在老化現(xiàn)象。

第五，110kV及以上的變壓器套管通常是油紙電容型，這種套管是依據(jù)電容分壓原理卷制而成的，電容芯子以電纜紙和油作為主絕緣，其外部是瓷絕緣，電容芯子必須全部浸在優(yōu)質(zhì)的變壓器油中，110kV及以上電容型套管的法蘭上有一只接地小套管，接地小套管與電容芯子的最末屏（接地屏）相連，運行時接地，當套管因密封不良等原因受潮時，水分往往通過外層絕緣逐漸進入電容芯子，在長時間的高電壓運行狀態(tài)下絕緣油及固體絕緣發(fā)生劣化，同時伴隨著低能放電情況，最終使在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的介損值有明顯增長，停電試驗結(jié)果也明顯超出規(guī)程要求。

檢修人員對主變C相套管進行更換，并對更換下來的C相套管上端頂蓋拆卸后發(fā)現(xiàn)頂蓋處的密封墊圈腐蝕嚴重，壓緊螺栓有松動的跡象。

4 結(jié)語

目前，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是以設備本身在某一時間軸內(nèi)連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)以及與同類型其他相別設備同一時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，當設備自身監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生突變或持續(xù)變化時，需要與同類型的其他相別設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，對比前必須先排除在線監(jiān)測系統(tǒng)本身原因或現(xiàn)場各類干擾造成的數(shù)據(jù)異常，進而判斷出設備是否存在潛伏性故障。當發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，應該加強對該設備的跟蹤監(jiān)測，結(jié)合著紅外測溫結(jié)果趨勢進行分析，并利用其他帶電測試手段進一步分析判斷，必要時需進行停電試驗檢查，綜合進行分析判斷，以免設備故障影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

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作者簡介：張清濤（1989-），男（壯族），云南文山人，云南電網(wǎng)有限責任公司西雙版納供電局助理級工程師，研究方向：電氣自動化。

（責任編輯：秦遜玉）