一起變壓器內(nèi)部過熱故障的分析和處理

梁流銘，馬麗軍，王 敏，林偉耀

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315000）

變壓器油色譜分析可以發(fā)現(xiàn)變壓器的內(nèi)部故障缺陷，在發(fā)現(xiàn)油色譜數(shù)據(jù)異常后，應(yīng)對變壓器油進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，以消除故障隱患。

1 發(fā)現(xiàn)變壓器油中氣體異常

某110 kV變壓器型號為SSZ9-50000/110，2005年12月8日投入運(yùn)行。

2010年9月6日，發(fā)現(xiàn)總烴量和H2含量較上次試驗增加很多，于是增加油色譜試驗頻次。2010年12月10日試驗中發(fā)現(xiàn) H2含量 218.78 μL/L，總烴含量253.9 μL/L，已超過GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中規(guī)定的注意值。2010年數(shù)次油色譜跟蹤分析數(shù)據(jù)如表 1所示[1]。

2 油色譜分析

如有載調(diào)壓油箱與主油箱間未能完全隔離或密封件損壞，則前者的某些油、氣可能污染后者并導(dǎo)致誤判斷。C2H2/H2＞2時，一般認(rèn)為有載調(diào)壓有污染的跡象，從表1可計算出C2H2/H2=0.02?2，故有載調(diào)壓分接開關(guān)室的油、氣向變壓器本體滲漏可能性不存在。

以12月28日試驗數(shù)據(jù)為例，總烴含量很高，但C2H2不是總烴的主要成分，總烴中主要氣體是CH4和 C2H4， 其次是 H2和 C2H4， 并且 CH4和 C2H4的含量占總烴比例為86.8%，大于80%，根據(jù)特征氣體判斷法初步判定為過熱性故障[2]。

表1 油中溶解氣體數(shù)據(jù) μL/L

為了進(jìn)一步確定故障的性質(zhì)，運(yùn)用三比值法進(jìn)行分析，以12月28日油中溶解氣體含量為三比值分析對象，計算得C2H2/C2H4=0.005，CH4/H2=1.23，C2H4/C2H6=4.97，根據(jù)三比值法編碼規(guī)則，編碼組合是022，所對應(yīng)的故障類型為高溫過熱，這也印證了特征氣體判斷法的故障類型[3]。

由于變壓器運(yùn)行的時間比較長，加上空氣中CO2對試驗結(jié)果的影響，油中溶解氣體中含有一定量的CO和CO2是正常的。并且從表1可以看出，CO和CO2有微弱的增長趨勢，但是增長的幅度較小。以12月28日計算得CO2/CO=2.97＜3，因此，故障可能涉及到固體絕緣。

綜上所述，通過對油中溶解氣體的特征氣體法和三比值法分析，初步判定變壓器內(nèi)部存在過熱性故障，并且此故障可能涉及到固體絕緣。為了進(jìn)一步確認(rèn)故障類型和故障的大體部位，有必要對變壓器進(jìn)行電氣試驗。

3 電氣試驗

2010年12月29日做了變壓器大修前全套電氣試驗，項目有直流電阻、繞組頻率響應(yīng)、短路阻抗、繞組及鐵芯絕緣電阻及吸收比、介質(zhì)損耗tanδ等。除變壓器高壓側(cè)直流電阻有異常外，其余試驗結(jié)果均正常。高壓側(cè)直流電阻數(shù)值如表2所示。

表2 高壓側(cè)直流電阻試驗值

從表2可以看出，第1檔到第5檔和第14檔到第17檔的三相平均誤差明顯偏大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于誤差標(biāo)準(zhǔn)值2%，第6檔到第13檔的數(shù)據(jù)在合格的范圍內(nèi)。根據(jù)不同檔位繞組分接頭的對稱性，基本可以判定故障在繞組的第5抽頭處。同時從表2可以看出，A，B兩相繞組直阻數(shù)據(jù)正常，C相繞組直阻數(shù)據(jù)明顯偏大，其中三相平均誤差偏大正是C相繞組偏大導(dǎo)致的。因此，可以進(jìn)一步判斷此故障可能是C相繞組第5抽頭接觸不良所致。

結(jié)合電氣試驗和油中溶解氣體分析，基本確定是C相繞組第5抽頭處由于接觸不良或者絕緣損壞引起的高溫過熱性故障，同時故障還可能涉及到固體絕緣。為了能夠盡快消除故障，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，決定吊罩檢查。

4 吊罩檢查及處理

變壓器吊罩后，檢修人員進(jìn)行了全面詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)C相繞組第5抽頭處絕緣表面顏色較深，有發(fā)黃的痕跡，剝開繞組絕緣表面，發(fā)現(xiàn)焊點脫落，有明顯燒焦的跡象，見圖1所示。造成這一故障可能原因有：

（1）繞組在運(yùn)輸過程中的振動、初次安裝或重新安裝過程中的反復(fù)扯動，導(dǎo)致絕緣擦傷。

圖1 變壓器故障部位

（2）繞組在出廠時焊接部位未處理妥當(dāng)，加之長時間的運(yùn)行老化，在焊接部位出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

（3）繞組本身結(jié)構(gòu)及絕緣不合理，導(dǎo)致繞組有些部位絕緣性能較差。

由于接觸不良或絕緣性能損壞，導(dǎo)致接觸電阻增大，在大電流通過時表面發(fā)熱燒損。如果變壓器繼續(xù)運(yùn)行，可能導(dǎo)致繞組絕緣部分碳化，最終形成繞組短路，發(fā)展為致命性故障。

處理措施：削離燒損的絕緣紙和包扎紗帶，在焊接脫落處重新進(jìn)行低溫磷銅焊處理，再用絕緣紙和紗帶包扎完好，最后檢查并緊固各夾件和螺栓。

變壓器修理后再次進(jìn)行試驗，高壓側(cè)繞組各檔位的直流電阻值均恢復(fù)正常，誤差在0.5%以內(nèi)，短路阻抗、繞組頻率響應(yīng)、變比及絕緣電阻等各項試驗均合格，變壓器投運(yùn)后油色譜跟蹤試驗，各項試驗數(shù)據(jù)合格，運(yùn)行正常。

5 結(jié)語

以油色譜分析結(jié)果結(jié)合電氣試驗對變壓器的運(yùn)行和故障狀況進(jìn)行綜合分析，可以較準(zhǔn)確地判定故障類型、原因及部位。為了更好地監(jiān)測變壓器運(yùn)行狀況，建議有條件的單位可安裝變壓器油色譜等相關(guān)在線監(jiān)測裝置，開展實時在線監(jiān)測，確保變壓器安全可靠運(yùn)行。

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

[2]DL/T 722-2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2005.

[3]孫才新，陳偉根，李劍，等.電氣設(shè)備油中氣體在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.