基于油色譜的水電站變壓器故障處理實(shí)例分析

李延虎

(陜西省寶雞峽林家村水電站， 陜西 寶雞 721001)

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基于油色譜的水電站變壓器故障處理實(shí)例分析

李延虎

(陜西省寶雞峽林家村水電站， 陜西 寶雞 721001)

摘要：根據(jù)水電站變壓器內(nèi)部故障時油氣量和電氣量將發(fā)生較為明顯的改變，按照《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》(GB-T7252-2001)和《電力變壓器試驗導(dǎo)則》(JBT501-2006)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，提出將DGA色譜數(shù)據(jù)評估診斷與高壓電氣設(shè)備預(yù)防性試驗相結(jié)合，進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障診斷的聯(lián)合評估檢測法。結(jié)合一臺35 kV主變高壓側(cè)分接開關(guān)C相接觸不良故障實(shí)例，對聯(lián)合診斷方法的準(zhǔn)確可靠性進(jìn)行驗證。實(shí)踐結(jié)果表明：基于DGA的聯(lián)合診斷法能夠較好識別變壓器內(nèi)部故障類型、程度和部位，具有良好的可行性和適用性。

關(guān)鍵詞：水電站； 變壓器； 油色譜分析； 預(yù)防性試驗； 直流電阻

0引言

為實(shí)現(xiàn)變壓器不停電在線狀態(tài)檢修，基于變壓器運(yùn)行內(nèi)部油色譜成分監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的運(yùn)行工況狀態(tài)評估工作是不可或缺的。但由于該分析法存在氣體含量未達(dá)到注意值無法診斷、超出編碼范圍診斷失效、無法準(zhǔn)確表述內(nèi)部故障各特性間的關(guān)聯(lián)特性等問題[1]。鑒于變壓器內(nèi)部故障在線狀態(tài)檢修特性，利用變壓器運(yùn)行過程中的DGA數(shù)據(jù)，結(jié)合高壓電器設(shè)備預(yù)防性試驗，對變壓器產(chǎn)生的內(nèi)部故障進(jìn)行聯(lián)合診斷，將DGA分析和預(yù)防性試驗兩者優(yōu)點(diǎn)集成統(tǒng)一，對變壓器運(yùn)行中的油氣量和電氣量進(jìn)行在線動態(tài)監(jiān)測評估，實(shí)現(xiàn)變壓器運(yùn)行工況的在線狀態(tài)評估和故障診斷。

1變壓器內(nèi)部故障特性

變壓器內(nèi)部故障時會伴隨有放電和發(fā)熱兩種特性，根據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》(GB/T 7252-2001、DL/T 722-200)中C2H2/ C2H4、CH4 / H2、C2H4 / C2H6三比值編碼組合，可分為輕度過熱(溫度<150 ℃)故障、低溫過熱(溫度在150 ℃～300 ℃范圍)故障、中溫過熱 (溫度在300 ℃～700 ℃范圍) 故障、高溫過熱(溫度>700 ℃)故障四類過熱特性和局部放電、低能火花放電、高能電弧放電三種放電特性[2]。

2變壓器故障聯(lián)合診斷分析法

DGA油色譜是變壓器內(nèi)部故障時過熱和放電特性最具代表性的研究對象，且分析結(jié)果除了能準(zhǔn)確反映變壓器實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，同時還能對故障類型、故障征兆和發(fā)展趨勢進(jìn)行合理診斷與評估預(yù)測[3]。雖然DGA能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部工況狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，但很難實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。為了充分利用DGA數(shù)據(jù)信息，結(jié)合《電力變壓器試驗導(dǎo)則》(JBT501-2006)中預(yù)防性試驗項目，聯(lián)合DGA評估結(jié)果和預(yù)防性測試結(jié)果，對變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行綜合診斷，實(shí)現(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障的快速分析和準(zhǔn)確定位，有效提高變壓器故障處理效率，縮短故障帶來的停電影響和經(jīng)濟(jì)效益。變壓器內(nèi)部故障綜合評估診斷流程如圖1所示。

圖1　DGA和預(yù)防性試驗聯(lián)合的變壓器內(nèi)部故障診斷流程

3變壓器分接開關(guān)接觸不良故障處理實(shí)例

3.1故障現(xiàn)象

某水電站裝機(jī)3臺混流式水輪機(jī)組，發(fā)電機(jī)功率2 000 kW，經(jīng)室外單臺35 kV電壓等級升壓變壓器直接上當(dāng)?shù)?5 kV電網(wǎng)。變壓器型號為：S9-8000/35-6.3 kV，兩側(cè)電壓為：35±2×2.5%/6.3 kV。2013年06月15日按照電站定期預(yù)防性試驗要求和廠家指導(dǎo)意見，對變壓器進(jìn)行大修后并完成相應(yīng)交接試驗項目，所有檢測結(jié)果均滿足規(guī)范要求并在得到并網(wǎng)許可后于16日成功投運(yùn)，運(yùn)行過程中分接開關(guān)處于第四檔(+2.5%檔位，即：35.875 kV)。2013年12月19日，變壓器色譜檢測系統(tǒng)發(fā)出油色譜分析異常告警信號。為了避免檢測系統(tǒng)的誤報或突發(fā)性異常情況，決定讓變壓器繼續(xù)帶電運(yùn)行并進(jìn)行色譜數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)視。跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)表明色譜分析數(shù)據(jù)不僅異常，同時C2H4、C2H6、C2H2、總烴等氣體含量還存在持續(xù)增長態(tài)勢。為了避免內(nèi)部故障進(jìn)一步擴(kuò)大成事故，提高電站運(yùn)行的安全可靠性，必須對變壓器進(jìn)行停電故障排查。

3.2故障分析及定位

(1)油色譜分析內(nèi)部故障初步定性。為了及時排查出變壓器內(nèi)部故障，從寧波理工監(jiān)測設(shè)備有限公司研發(fā)的《MDD3000T變壓器在線檢測系統(tǒng)計算監(jiān)控系統(tǒng)》中提取出反映變壓器故障前后運(yùn)行工況狀態(tài)的DGA油色譜分析數(shù)據(jù)，見表1。

從表1可以看出，12月19日故障發(fā)生時，H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、總烴等特征氣體含量均達(dá)到規(guī)范要求的注意值，且存在快速增長態(tài)勢，初步判斷變壓器內(nèi)部存在故障。按照(GB/T 7252-2001)和(DL/T 722-2000)規(guī)范中推薦的三比值法進(jìn)行計算，對故障后的典型日19日和29日的色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，19日：C2H2/ C2H4=0.013；CH4/H2=2.15；C2H4/C2H6=2.04，計算得編碼組合為“022”；29日：C2H2/ C2H4=0.012；CH4/H2=2.20；C2H4/C2H6=2.56，計算得編碼組合為“022”。進(jìn)一步定性變壓器內(nèi)部存在高溫過熱(>700 ℃)故障。根據(jù)《電力變壓器檢修導(dǎo)則》(DL/T 573-2010)相關(guān)指導(dǎo)原則，初步推斷變壓器高溫過熱可能是由于變壓器分接開關(guān)接觸不良、高低壓引線夾件螺絲松動、緊固件接頭焊接不良等引起。

(2)電氣預(yù)防性試驗進(jìn)行故障準(zhǔn)確定位。為進(jìn)一步對變壓器內(nèi)部故障類型、部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，于2月15日安排停電進(jìn)行預(yù)防性試驗。測試結(jié)果表明繞組直流電阻值不滿足規(guī)范要求，進(jìn)一步判斷變壓器內(nèi)部存在的高溫過熱(>700 ℃)故障可能是內(nèi)部導(dǎo)電回路存在接觸不良引起。變壓器直流電阻測試數(shù)據(jù)見表2。

表1　變壓器故障前后運(yùn)行工況狀態(tài)油氣相色譜分析數(shù)據(jù)　 單位：μL/L

表2　直流電阻測試數(shù)據(jù)　單位：Ω

從表2可知，變壓器低壓側(cè)不存在接觸故障；變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)在3～4檔位運(yùn)行時，BC相、CA相的直流電阻值相對AB相增加幅度太大，數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)(不平衡率高達(dá)8.0%)。進(jìn)一步判斷變壓器內(nèi)部故障由于高壓側(cè)分接開關(guān)第3、4檔中的C相存在接觸不良故障。

3.3故障處理

2月18日，在得到電網(wǎng)報停檢修同意后，根據(jù)DGA及預(yù)防性試驗結(jié)果對變壓器進(jìn)行吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)在3檔和4檔間C相的接觸部位存在嚴(yán)重灼燒問題，觸點(diǎn)已變黑，動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)間存在明顯錯位現(xiàn)象。在排除變壓器存在其他故障后，檢修人員對存在問題的分接開關(guān)進(jìn)行全面更換處理后，經(jīng)脫氣等處理重新測試直流電阻值。測試結(jié)果表明：主變的高壓側(cè)和低壓側(cè)的直流電阻值重新回歸到規(guī)范允許或廠家指導(dǎo)值，高壓側(cè)不平衡率為0.35%；低壓側(cè)不平衡率為0.13%，均滿足規(guī)范要求的1%的技術(shù)指標(biāo)。變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)油色譜分析異常和直流電阻測試值超標(biāo)故障，經(jīng)DGA色譜數(shù)據(jù)分析、三比值法分析、排油吊罩檢查和現(xiàn)場全面更新處理后，各項指標(biāo)均回到規(guī)范或廠家技術(shù)指導(dǎo)指標(biāo)范圍。重新投運(yùn)后變壓器色譜跟蹤至今無異?，F(xiàn)象，故障得到成功處理。

4結(jié)語

對于水電站變壓器內(nèi)部故障類型、性質(zhì)和程度的診斷，DGA色譜分析法具有較高的實(shí)時性、可靠性、靈敏度和準(zhǔn)確性。在實(shí)踐運(yùn)行過程中，當(dāng)變壓器色譜監(jiān)測分析結(jié)果出現(xiàn)超標(biāo)問題時，應(yīng)從故障前后DGA色譜分析數(shù)據(jù)按照“三比值”法進(jìn)行初步故障類型、性質(zhì)和程度的分析評估，結(jié)合預(yù)防性試驗項目，綜合考慮各種相關(guān)的因素和判據(jù)，及時準(zhǔn)確查找出變壓器內(nèi)部存在的故障缺陷，為水電站實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備狀態(tài)檢修提供重要技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[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，2005：10-25.

[2]王 萍.利用油色譜分析判斷變壓器故障及處理[J].電器工業(yè),2011,(5):57-60.

[3]俞 華,史紅潔,常 英.一起220 kV變壓器油色譜異常的判斷及故障處理[J].變壓器,2012,49(11):68-70.

Analysis of Hydropower Station Transformer Fault Combination

Diagnosis Example Based on Oil Chromatography

LI Yan-hu

(Baoji Gorge Linjiacun Hydropower Station in Shaanxi, Baoji, Shaanxi 721001,China)

Abstract:According to the oil-gas and electrical signals characteristics, there will be obvious change during the hydropower station transformer internal fault, following the relative technique indicators of “Guide to the Analysis and the Diagnosis of Gases Dissolved in Transformer Oil”(GB-T7252-2001)and “Test Guide for Transformers” (JBT501-2006), the transformer fault combination diagnosis method was proposed by combining the DGA chromatography data evaluation and diagnosis results with preventive test of high voltage electrical equipments. The conjoining diagnostic method has been verified by the examples of poor contact fault example of a 35kV transformer C phase switch. Practical results show that: the conjoining diagnosis method based on DGA can recognize the type, location and degree of transformer internal fault and has good feasibility and applicability.

Key words:hydropower station; transformer; oil chromatography; preventive test; direct-current resistance

中圖分類號：TM855

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9131(2015)02-0040-03

作者簡介：李延虎(1976-)，男，陜西長武縣人，助理工程師，主要從事水電站管理相關(guān)工作。

收稿日期：2015-03-10