一起變壓器總烴異常的綜合分析和處理

吳 健，胡海平

（臺(tái)州電業(yè)局，浙江 臺(tái)州 317000）

電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，也是容易發(fā)生故障的設(shè)備，一旦發(fā)生內(nèi)部故障，檢修周期長(zhǎng)（嚴(yán)重時(shí)要返廠檢修），費(fèi)用大，影響面廣。為了確保變壓器的安全可靠運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中變壓器內(nèi)部的早期故障極為重要。國內(nèi)外的長(zhǎng)期實(shí)踐證明，利用油中溶解氣體分析（DGA）技術(shù)來檢測(cè)變壓器內(nèi)部潛伏性早期故障是十分有效的。2012年5月29日，某110 kV變電站通過DGA檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)主變壓器高溫過熱故障，通過綜合判斷分析后及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理，避免了一起變壓器損壞的設(shè)備事故。

1 基于DGA的故障分析方法

利用DGA分析判斷變壓器故障時(shí)，通常先判斷設(shè)備內(nèi)部有無故障，然后判斷故障性質(zhì)、類型和嚴(yán)重程度，但無法確定具體部位。

1.1 與特征氣體注意值比較

通過與油中溶解氣體含量的注意值比較來判斷變壓器是否有故障。油中溶解氣體含量的注意值分別是：總烴 150 μL/L， C2H21 μL/L（500 kV）和5 μL/L（其它電壓等級(jí)）， H2150 μL/L。

1.2 根據(jù)總烴產(chǎn)氣速率判斷

油中氣體產(chǎn)氣速率分為絕對(duì)產(chǎn)氣速率和相對(duì)產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率的大小與故障類型、故障嚴(yán)重程度和故障發(fā)生的部位均有直接關(guān)系，在很大程度上還與設(shè)備的負(fù)荷、絕緣材料的類型及其老化程度有關(guān)。分析油中氣體的產(chǎn)氣速率時(shí)，應(yīng)結(jié)合多方面的情況進(jìn)行綜合判斷。

1.3 變壓器油故障定性分析

油中溶解氣體的特征隨著故障類型、故障能量以及涉及的絕緣材料的不同而不同，故障點(diǎn)產(chǎn)生烴類氣體的類型與故障源的能量密度有密切關(guān)系。利用特征氣體分析法可以比較直觀地判斷故障產(chǎn)生的原因和大致類型。

2 基于繞組電阻的故障分析方法

測(cè)量繞組直流電阻的目的是考核繞組絕緣狀況和電流回路連接狀況。通過繞組直流電阻測(cè)量能夠比較直觀地確認(rèn)繞組、引線、調(diào)壓開關(guān)等導(dǎo)電回路是否正常，確認(rèn)繞組出線有無折斷、并聯(lián)支路連接是否正確、層/匝間有無短路等缺陷故障，實(shí)際上也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔位是否正確的有效手段。

對(duì)直流電阻測(cè)量結(jié)果的分析判斷應(yīng)該遵循以下幾點(diǎn)：

（1）與國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50150-2006和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 596-1996的要求進(jìn)行比較，如果各繞組相間或線間所測(cè)直流電阻相互間的差別大于標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)查明原因。

（2）若某相所有分接位置上的電阻都偏大，且增量的規(guī)律一致，則可判斷存在電氣回路連接不良、電氣回路焊接不良和引線有多股斷裂的可能，引線頭與將軍帽處連接不良的可能性最大。

（3）如果有幾個(gè)分接位置或單數(shù)（或雙數(shù)）直流電阻值偏大，可判斷為分接開關(guān)及分接引線回路上存在連接不良的問題。

（4）三角形接線中若有一相斷線，此時(shí)測(cè)出的三相電阻都比正常值大得多，沒斷線的二相比正常值大1.5倍，而斷線相為正常值的3倍。

（5）若繞組發(fā)生匝間、層間、餅間短路且短接的繞組匝數(shù)較多時(shí)，直流電阻會(huì)明顯下降。如果短接的繞組匝數(shù)較少，可以通過測(cè)量變比來進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 變壓器故障實(shí)例分析

3.1 故障現(xiàn)象

某110 kV變電站的1號(hào)主變壓器型號(hào)為SFSZ8-40000/110，自2009年投運(yùn)后一直運(yùn)行穩(wěn)定。2012年5月29日，按例取油樣進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)總烴高達(dá)234.07 μL/L，超過150 μL/L的注意值。之后改為每天1次油樣進(jìn)行跟蹤分析，同時(shí)做好主變壓器停役檢查的相關(guān)準(zhǔn)備工作。發(fā)現(xiàn)異常前后的變壓器油中溶解氣體含量測(cè)試記錄數(shù)據(jù)見表1。

表1 變壓器油中溶解氣體含量測(cè)試結(jié)果 μL/L

按表1計(jì)算不同時(shí)間段（至5月29日）的總烴產(chǎn)氣率，其中2012年4月20日—2012年5月29日的總烴產(chǎn)氣率最大，達(dá)到60.47 mL/d，遠(yuǎn)大于6～12 mL/d，結(jié)合總烴絕對(duì)數(shù)大于150 μL/L的注意值，可以初步判斷變壓器有故障。同時(shí)特征氣體甲烷、乙烷、乙烯均大幅度增長(zhǎng)，且含量占88%；乙炔含量略有增長(zhǎng)但在允許值范圍內(nèi)；一氧化碳和二氧化碳有所增長(zhǎng)但基本穩(wěn)定。因此可排除放電性故障，初步判斷為過熱性故障。

跟蹤至5月31日，總烴繼續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)451.94 μL/L。根據(jù)2012年5月29—31日的數(shù)據(jù)，用改良三比值法計(jì)算出故障代碼為022，初步判斷是超過700K的過熱故障，需進(jìn)行停電試驗(yàn)確認(rèn)具體位置。

3.2 綜合分析及處理結(jié)果

2012年6月1日，對(duì)該主變壓器進(jìn)行停電檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器10 kV側(cè)、110 kV側(cè)繞組直流電阻正常，但35 kV側(cè)B相不同檔位繞組的直流電阻明顯偏大，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 35 kV側(cè)繞組電阻測(cè)試結(jié)果

根據(jù)變壓器繞組電阻測(cè)試結(jié)果，懷疑中壓側(cè)B相繞組與套管的連接處存在接觸不良現(xiàn)象。主變壓器放油后，通過手孔檢查35 kV套管B相導(dǎo)電桿連接情況，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電桿與軟連接片間的緊固螺母和墊片已發(fā)黑。

斷開連接后，單獨(dú)對(duì)變壓器35 kV繞組三相進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，從而確認(rèn)故障點(diǎn)即在此連接處。

表3 故障處理后油色譜分析數(shù)據(jù)

對(duì)發(fā)黑的螺母和墊片作打磨處理并重新連接后，再次測(cè)量變壓器35 kV繞組直流電阻，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

變壓器濾油后于6月3日晚對(duì)加油后的變壓器本體油取油樣進(jìn)行油色譜分析，數(shù)據(jù)見表3。

6月4日上午，變壓器經(jīng)靜置并多次放氣后恢復(fù)運(yùn)行，投運(yùn)24 h后的油色譜分析數(shù)據(jù)正常，變壓器運(yùn)行正常。

4 結(jié)語

本次故障案例分析證明，利用油中溶解氣體分析技術(shù)檢測(cè)變壓器內(nèi)部潛伏性早期故障是十分有效的。

根據(jù)油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析時(shí)，首先要判斷有無故障然后再分析故障類型，否則有可能因誤判而造成不必要的損失。判斷有無故障時(shí)，也不能簡(jiǎn)單根據(jù)一次分析結(jié)果或某一項(xiàng)異常指標(biāo)，應(yīng)當(dāng)參考設(shè)備出廠及投運(yùn)后的歷史數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)異常后的跟蹤分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。從本次故障分析看，根據(jù)某項(xiàng)絕對(duì)值指標(biāo)超過注意值的情況并輔以產(chǎn)氣速率來綜合分析判斷是可行的。

[1]操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]（英）馬丁·J·希思科特（著），王曉鶯等（譯）.電力變壓器實(shí)用技術(shù)大全（第12版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.