變壓器油中溶解氣體含量突增故障診斷與分析

劉小紅　李治國　王曉東

摘要：針對某220 kV變電站主變壓器2次油中溶解氣體含量突增事件，通過對主變壓器的全面狀態(tài)診斷及分析，認(rèn)為變壓器安裝過程中將軍帽與槽之間的密封墊擺放位置偏移是導(dǎo)致變壓器瞬間放電后油中溶解氣體含量突增的主要原因，提出加強(qiáng)變壓器密封墊安裝管理工作，提高密封墊質(zhì)量等處理措施。

關(guān)鍵字：變壓器;油溶解氣;故障診斷;狀態(tài)評價

長期正常運(yùn)行的變壓器，絕緣油中氣體含量發(fā)生突增時，要特別引起注意，因?yàn)檫@種現(xiàn)象可能是某些變壓器內(nèi)部故障的早期表現(xiàn)，及早準(zhǔn)確查找并消除故障，對變壓器正常穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。絕緣油色

譜分析是電力變壓器故障診斷的基礎(chǔ)，能夠及早發(fā)現(xiàn)并大致判斷變壓器內(nèi)部故障類型及嚴(yán)重程度，但僅僅依靠這一種方法很難準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。通過集中各種試驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備狀態(tài)的互補(bǔ)分析、綜合診斷，從而準(zhǔn)確定位故障部位、評估故障情況、分析故障原因。以下結(jié)合一起運(yùn)行中的變壓器絕緣油中溶解氣體含量突增的故障，介紹油色譜分析法與相關(guān)電氣試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，來實(shí)現(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障的排查、分析及判斷，并提出了預(yù)防此類故障的建議。

1故障概況

2014年至2015期間，某站2號主變壓器本體發(fā)生2次油中溶解氣體含量突增現(xiàn)象。該2號主變壓器型號為SFPSZIO-180000/220，額定電壓為（230士8 X 1.25%）/121/38.5 kV，額定容量為180/180/60 MVA，? 2006年7月出廠，2006年11月15日投運(yùn)。第1次突增發(fā)生在2014年7月27日，該站2號主變壓器在例行油色譜試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)CzHz含量突增到3.51 a L/L（上次試驗(yàn)時間為5月26日，CzHz含量為0 u L/L，隨后當(dāng)?shù)毓╇姽疽?天為周期連續(xù)進(jìn)行油色譜檢測，發(fā)現(xiàn)CzHz含量不斷增長，8月14日之后CzHz含量開始穩(wěn)定在6 u L/L左右，11月24日為6.19 a L/L，超過DL/T 393一2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)

程》規(guī)定的注意值5uL/L（部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1），其它氣體含量基本保持穩(wěn)定。

第2次突增發(fā)生在2015年3月19一20日變壓器停電時，取樣色譜分析CzHz組分含量為7.6uL/L，4月26日在線監(jiān)測主機(jī)發(fā)現(xiàn)CzHz達(dá)27.8 a L/L，同時調(diào)取在線監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自2015年3月24日起除CO，CO2外的Hz及烴類氣體均發(fā)生突變，尤其CzHz和H：的

增幅最大，隨后各組分保持相對穩(wěn)定（見圖1）。

2試驗(yàn)分析及故障診斷

2. 1油色譜試驗(yàn)和絕緣試驗(yàn)綜合分析

利用三比值法分別分析兩次油中氣體含量發(fā)生突變達(dá)到穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)（表1中11月24號數(shù)據(jù)和表2中4月26號數(shù)據(jù)），經(jīng)查表發(fā)現(xiàn)兩次計(jì)算結(jié)果編碼均為“101"，按照DL/T 722一2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》判斷為電弧放電。在故障期間對該變壓器絕緣電阻、泄漏電流及介損進(jìn)行試驗(yàn)檢測，各數(shù)據(jù)均合格，證明該變壓器無整體受潮及貫通性集中缺陷，主絕緣良好。

根據(jù)油色譜試驗(yàn)結(jié)果和絕緣試驗(yàn)結(jié)果綜合分析，變壓器色譜超標(biāo)為內(nèi)部瞬時放電引起絕緣油分解所致。變壓器內(nèi)部發(fā)生間歇性放電活動，由于CO和CO2含量在整個過程中均無明顯變化且相關(guān)絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常，說明故障與固體絕緣無關(guān)，油中CzHz超標(biāo)的原因是該變壓器受外部電壓變化造成內(nèi)部瞬時放電后，導(dǎo)致絕緣油分解，從而使油中溶解氣體組份H2， CH4， C2H6， C2H1， C2H2均有所增長，其中 C2H2含量增長率最大。

可能導(dǎo)致油中 C2H2超標(biāo)的原因有如下幾點(diǎn)：

a.潛油泵故障放電導(dǎo)致本體油中氣體含量突變。

b.套管存在內(nèi)漏使其含有乙炔的絕緣油流入本體。

c.有載分接開關(guān)油室內(nèi)大量乙炔滲入本體。

d.有載分接開關(guān)的電位電阻連接不良造成放電。

e.繞組中相鄰的線餅間放電或引線焊接不良處

放電。

f.鐵心存在多點(diǎn)接地。

9.懸浮電位或油中雜質(zhì)引起的火花放電使絕緣

油分解。

2. 2故障排查與分析

潛油泵出口位置取樣進(jìn)行油色譜分析，氣體含量正常，排除了潛油泵故障導(dǎo)致主變壓器本體氣體含量突變的可能;2號主變壓器有載開關(guān)進(jìn)行吊檢，結(jié)果一切正常，無滲漏現(xiàn)象，因此排除有載分接開關(guān)

氣體滲漏的可能;有載開關(guān)分接頭各位置的直流電阻數(shù)值合格，排除了有載分接開關(guān)引線和觸頭接觸不良的可能;繞組的直流電阻及各相差別最大值均達(dá)到DL/T 393一2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中合格指標(biāo)，排除了繞組中相鄰的線餅間放電和引線焊接不良的可能;頻響法測試?yán)@組變形試驗(yàn)中，頻響曲線圖譜均無異常，說明該變壓器繞組良好，沒有發(fā)生變形;通過鐵芯接地電流在線監(jiān)測對該變壓器鐵芯接地電流連續(xù)觀測，最大沒有超過1.2 m A，說明設(shè)備鐵芯及夾件沒有多點(diǎn)接地的缺陷，無內(nèi)部過熱缺陷。

對2號主變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)u相放電量為300 pC，而v相和w相均小于100 pC，三相均未超過注意值，查閱交接報告可知，u，v，w三相放電量均小于100 pC，而本次局放試驗(yàn)中，u相放電量相對大于v，w兩相，且增長到了300 pC，雖未超過注意值，但這微弱的變化仍能表明缺陷很有可能在主變壓器u相上。

綜合以上分析，此放電應(yīng)該屬于低能量電弧放電，是一種間歇性放電故障，通常是由懸浮電位引起或由油中雜質(zhì)引起，并且放電的部位在該主變壓器u相發(fā)生的可能性最大。

3結(jié)束語

變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其能否穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全。目前，礦物油（變壓器油）常被用作變壓器的絕緣和冷卻介質(zhì)。運(yùn)行過程中，變壓器絕緣性能將逐漸劣化，絕緣能力降低，通過對變壓器油的氣相色譜分析，可以在不解體變壓器的情況下，對變壓器做出絕緣性能的診斷，若配合其它測試手段，可以進(jìn)一步確定變壓器的絕緣狀況和維修策略。因此，開展變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)研究具有重要的學(xué)術(shù)意義。

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