換流站換流變油色譜異常的分析與處理

張 勇

(中國(guó)南方電網(wǎng)公司超高壓輸電公司，廣東廣州510630)

1 011B B相色譜數(shù)據(jù)

011B B相換流變內(nèi)2008年2月5日以來，一直運(yùn)行良好，油色譜組分正常，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 011B B相本體正常油色譜分析數(shù)據(jù) 單位μL/L

從表1中可以看出，溶解氣體濃度正常，都沒有達(dá)到DL/T 722-2000推薦的330kV及以上的變壓器油中溶解氣體濃度注意值(∑C、C2H2和H2注意值分別為150μL/L、1μL/L 和150μL/L［2］)。

2008年2月5日至3月2日，換流變一直處于檢修狀態(tài)，3月4日換流變恢復(fù)運(yùn)行。2008年5月12日取樣油色譜分析發(fā)現(xiàn)乙炔、總烴和氫氣都明顯增多，乙炔和氫氣濃度超過注意值，乙炔濃度的值超過了運(yùn)行年限在五年以下的正常變壓器油中特征氣體組分的極限值15μL/L［3］，總烴沒有超過注意值。隨后立即對(duì)011B B相換流變油進(jìn)行取樣復(fù)測(cè)，并且分別送至不同單位進(jìn)行油色譜檢測(cè)，縮短油色譜檢測(cè)周期至每天一次，油色譜異常后的檢測(cè)氣體濃度如表2所示。

表2 011B B相本體2008年異常油色譜分析數(shù)據(jù)單位μL/L

從表2中可以發(fā)現(xiàn)(排除一次氫氣的錯(cuò)誤數(shù)據(jù))，兩家單位分析數(shù)據(jù)基本相同，排除了油色譜分析錯(cuò)誤的可能性，說明換流變確實(shí)發(fā)生了異常，乙炔含量略有增長(zhǎng)，但是十分緩慢，氫氣幾乎沒有變化，考慮到試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的允許范圍內(nèi)的誤差，可以認(rèn)為氫氣不增長(zhǎng)，其他特征氣體變化都不大，且含量很小，在正常范圍內(nèi)。

2 換流變故障分析與處理

2.1 換流變故障分類及檢測(cè)方法

油浸式變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障主要類型有:各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝間短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。外部故障主要類型有:絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的接地短路，引出線之間發(fā)生相間故障等而引起變壓器內(nèi)部故障或繞組變形等。變壓器的內(nèi)部故障從性質(zhì)上一般又分為熱故障和電故障兩大類。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高。電故障通常指變壓器內(nèi)部在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，造成絕緣性能下降或劣化的故障。根據(jù)放電能量密度的不同，電故障又分為局部放電、火花放電和高能量電弧放電三種故障類型［4］。

目前對(duì)于充油變壓器不停電檢測(cè)早期故障方法有電測(cè)法、超聲測(cè)法和色譜分析法。電測(cè)法靈敏度高，但抗干擾性能差;超聲測(cè)法抗干擾能力強(qiáng)，可以“定位”，但靈敏度較低;色譜分析法對(duì)局部過熱或電弧放電靈敏，但對(duì)局部放電靈敏度不高，重要的是判斷故障的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 換流變故障類型的判斷

通過對(duì)換流變外部檢查，排除換流變外部故障的可能性，從氣體組分來看，熱故障所產(chǎn)生的氣體主要為甲烷和乙烯，一般不產(chǎn)生乙炔，即使產(chǎn)生乙炔，其含量也不超過總烴的2%，而本臺(tái)換流變主要產(chǎn)生的故障氣體為乙炔，所以排除是內(nèi)部故障中的熱故障，那么就可以斷定為內(nèi)部故障中的電故障。由于總烴含量小于150μL/L，排除電弧放電的可能，因?yàn)殡娀》烹娨话惝a(chǎn)生氣體急劇，產(chǎn)氣量大，總烴含量遠(yuǎn)大于150μL/L。根據(jù)不同故障類型產(chǎn)生的氣體［2］判斷目前換流變?yōu)閮?nèi)部低能量放電中的火花放電，主要產(chǎn)生乙炔和氫氣，由于色譜檢驗(yàn)周期很短，且組分變化不明顯，推斷為間歇性放電。又因?yàn)榫植糠烹娺€產(chǎn)生大量的甲烷，排除局部放電可能，但不能排除早期是否出現(xiàn)過局部放電現(xiàn)象。

2.3 產(chǎn)生故障原因分析

由于故障能量不高，排除繞組匝間短路、繞組或引出線通過外殼接地、鐵芯故障、分接頭開關(guān)故障、油流帶電故障等，可能的故障來源有:螺栓松動(dòng)形成懸浮電位而引起火花放電;油中雜質(zhì)引起火花放電;溫度變化較大引起析出氣體;換流變充電及換流變本身的絕緣材料產(chǎn)生氣體;還有可能來自換流變套管油泄露、潛油泵故障等。

由于氣體組分變化不明顯，無明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，總烴含量不大，不能確定一定存在故障，所以不適于用三比值法進(jìn)行此故障的判斷。

2.4 采取的措施

當(dāng)時(shí)即將進(jìn)入6月份開始的迎峰度夏期間，對(duì)此換流變的故障判斷結(jié)果，直接影響是否更換換流變，因?yàn)橛宥认钠陂g負(fù)荷大，供電緊張，停電檢修更換換流變，影響和損失會(huì)很大。

經(jīng)過對(duì)進(jìn)線1.1套管的油色譜分析，結(jié)果正常，乙炔濃度為0μL/L，排除泄露可能。通過對(duì)潛油泵進(jìn)行超聲波局部放電定位，并與油色譜正常的運(yùn)行換流變壓器進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果無異常，排除潛油泵損壞的可能性。對(duì)換流變內(nèi)部進(jìn)行超聲波局部放電定位，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)?？s短對(duì)換流變離線取樣的周期，油色譜分析2～3天一次，加裝油色譜在線測(cè)試裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體變化。

召開換流變專家分析會(huì)，最終統(tǒng)一認(rèn)為:由于故障能量不大，短期內(nèi)不會(huì)引起大的故障發(fā)生，立即更換換流變的做法是不經(jīng)濟(jì)的;而且由于故障能量不大，更換后也不能確定一定能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，更換下的換流變將面臨既不能作為備用，也不能作為故障變壓器的尷尬。應(yīng)加強(qiáng)油色譜在線分析的監(jiān)視，同時(shí)做好更換換流變的準(zhǔn)備工作方案。

2.5 后續(xù)分析總結(jié)

2008年的迎峰度夏順利度過，011B換流變B相的乙炔和氫氣均緩慢下降，這與022B換流變A相自投運(yùn)以來一直存在乙炔超過注意值情況十分相似，011B換流變B相自2008年6月份以后的部分典型色譜分析數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 011B B相本體2008年6月以后油色譜分析數(shù)據(jù)μL/L

從表3中數(shù)據(jù)分析可知，此間換流變一直運(yùn)行正常，內(nèi)部未發(fā)生火花放電或者局部放電。2009年1月停電期間對(duì)011B換流變B相進(jìn)行了絕緣油脫氣處理，并進(jìn)入換流變內(nèi)部進(jìn)行全面細(xì)致的檢查，在本體內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了一個(gè)墊片，但未發(fā)現(xiàn)有放電痕跡，不能判斷異常由此墊片引起。至2009年7月，多次進(jìn)行的油色譜分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙炔的含量基本保持在3～4μL/L，其他氣體組分正常。說明換流變內(nèi)部故障不明顯或近期不存在故障發(fā)生。

綜合以上分析，造成換流變乙炔和氫氣超標(biāo)的原因可能為以下幾種情況:①油中雜質(zhì)引起火花放電。換流變運(yùn)行時(shí)溫度較高，絕緣紙中水分傳遞給油，使油的含水量升高，反之，溫度降低，紙將吸取油中水分［3］。如果換流變停止運(yùn)行或氣溫驟降，溫度降低了，油紙中含水量在達(dá)到新的平衡之前，油中的水分析出，引起油中的雜質(zhì)纖維受潮，造成火花放電［4］，產(chǎn)生氫氣和乙炔。待達(dá)到新的平衡后，火花放電現(xiàn)象消失，變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行。②由于換流變運(yùn)行時(shí)存在直流偏磁現(xiàn)象及制造本身繞組磁通較大的特點(diǎn)［5］，溫升容易加大，鐵芯層間油膜裂解可能產(chǎn)生氫氣。換流變絕緣材料本身在某種特定的運(yùn)行狀況下生成乙炔氣體。

3 結(jié)束語

目前高壓大容量換流變的故障分析尚在探索階段，很多分析仍基于常規(guī)變壓器的故障分析來判斷，由于換流變自身的特點(diǎn)不同，有些故障不易分析出來。對(duì)于換流變油色譜分析中出現(xiàn)單一的乙炔和氫氣超標(biāo)這一現(xiàn)象，在國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司中都多次出現(xiàn)過，之后超標(biāo)氣體含量又緩慢下降或趨于穩(wěn)定，造成這一現(xiàn)象的根本原因還有待進(jìn)一步分析和研究。

［1］DL/T 722-2000，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

［2］操敦奎.變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2005.

［3］董其國(guó).電力變壓器故障與診斷［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2001.

［4］趙畹君.高壓直流輸電工程技術(shù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.