淺析用色譜分析法診斷變壓器故障

1、<p>　　淺析用色譜分析法診斷變壓器故障</p><p>　　摘要：本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗，分析變壓器故障診斷進(jìn)行了闡述，并提出相關(guān)見解，僅供同行參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變壓器；總烴；色譜分析；故障 </p><p>　　中圖分類號：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b>　　1 引言 &l

2、t;/b></p><p>　　變壓器內(nèi)部常發(fā)生的故障主要有放電性故障和過熱性故障兩大類。 當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣材料老化或者電場強(qiáng)度過大時，該處會產(chǎn)生局部放電故障；當(dāng)發(fā)生熱點連接不良或者磁路故障的時候會產(chǎn)生局部過熱，進(jìn)而加速絕緣物的老化、分解，產(chǎn)生各種氣體。絕緣油在熱解的時候會形成氫氣和低烴類氣體， 固體絕緣材料在高溫的情況下會生成 CO、CO2及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時被油氧化。過熱性故障占變壓器故障的

3、比例很大， 危險性雖然不象放電性故障嚴(yán)重，但熱點常會從低溫逐步發(fā)展為高溫，甚至?xí)杆侔l(fā)展為電弧放電而造成設(shè)備損壞。 及時通過色譜分析判定變壓器內(nèi)部故障， 并進(jìn)行有效的處理措施，能有效地防止變壓器的損壞。 </p><p><b>　　2 故障的發(fā)現(xiàn) </b></p><p>　　某220kV 變電站1 號主變于 1995 年 10 月 1 日出廠 ，1995 年 12

4、 月 28 日 投 運 ， 型 號 為 OSFPS9-120000/220。 額定容量：120MVA， 電壓比：（230±8×1.25%）/121/38.5kV，油重 ：35t,總重 ：126t；油的密度為 0.895t/m3。 2010 年 7 月 30 日，在對該主變壓器進(jìn)行色譜月跟蹤測試時，發(fā)現(xiàn)油中氣體含量異常，其中C2H2和總烴的含量均已超出規(guī)程限定的注意值。 8月 1 日復(fù)試結(jié)果這兩項也超過注意值， 且有較

5、快增長趨勢。 </p><p><b>　　3 故障分析 </b></p><p>　　3.1 色譜數(shù)據(jù)分析 </p><p>　　經(jīng)過多次取樣測試和跟蹤測試， 油中氣體含量仍在繼續(xù)增長，初步認(rèn)定變壓器存在故障，其歷年跟蹤測試數(shù)據(jù)見表 1。 </p><p>　　3.2 有無故障的判定 </p><p

6、>　　2010 年 7 月 30 日，總烴值為 1 448.41μL/L，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于注意值 150μL/L。 并分解出 6.44μL/LC2H2，且 8 月 1 日各項數(shù)據(jù)較 7 月 30 日均有較大增長。此變壓器 7 月 30 日和 8 月 1 日總烴絕對產(chǎn)氣速率:15 610mL/d；H2絕對產(chǎn)氣速率:1 888.23mL/d；C2H2絕對產(chǎn)氣速率：360.5mL/d。由以上的絕對產(chǎn)氣速率比較結(jié)果均顯示絕對產(chǎn)氣速率嚴(yán)重超標(biāo)。

7、</p><p>　　綜上所述， 特征氣體遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過注意值和絕對產(chǎn)氣速率超標(biāo)，可以判斷出變壓器存在故障。 </p><p>　　3.3 故障類型的判斷 </p><p>　　變壓器等設(shè)備涉及產(chǎn)氣的內(nèi)部故障一般可分為兩類：即過熱性和放電性。 常采用特征氣體法、改良三比值法和羅杰斯四比值法對故障類型進(jìn)行判斷。（1）特征氣體法。 表 1 顯示特征氣體為 CH4和C2H4，次

8、要成份為 H2和 C2H6，并含有少量 C2H2，可以認(rèn)定變壓器存在過熱故障，同時 C2H2/C2H4<0.1,也判斷為過熱性故障。 </p><p>　?。?）改良三比值法進(jìn)行判斷。 </p><p>　　按照改良三比值法計算編碼為 0 2 2，故障性質(zhì)為高于 700℃的高溫過熱性故障。 </p><p>　?。?）采用羅杰斯四比值法進(jìn)行判斷。 </p

9、><p>　　其編碼為 1 0 2 0，為鐵心或者箱殼環(huán)流，接頭過熱。根據(jù)以上三種方法的判斷， 此變壓器故障類型為鐵心或者箱殼環(huán)流及接頭過熱造成的溫度高于700℃的高溫過熱性故障。 </p><p>　　3.4 故障原因分析 </p><p>　　根據(jù)改良三比值法，設(shè)備存在 700℃以上高溫，而造成此類故障的原因是： 油箱和鐵心上的大的環(huán)流，油箱壁未補(bǔ)償?shù)拇艌鲞^高，形成

10、一定的電流；鐵心疊片之間的短路，接頭或者接觸不良。根據(jù)羅杰斯四比值法判斷為箱殼或者鐵心環(huán)流，接頭過熱。根據(jù)對 CO、CO2的判斷可以得出此設(shè)備并沒有涉及到固體絕緣老化的問題，因此只能為裸金屬過熱。 </p><p>　　4 故障點的準(zhǔn)確判斷 </p><p>　　實踐證明，必須結(jié)合紅外測溫、電氣試驗以及設(shè)備運行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，對故障的部位及原因作出準(zhǔn)確判斷。 </p>

11、<p>　　4.1 紅外測溫法 </p><p>　　8 月 19 日紅外線跟蹤測試發(fā)現(xiàn)，A、B 相溫度分別為 41.7℃、40.1℃，C 相套管溫度有明顯增長趨勢，最高溫度已達(dá) 62.9℃，見圖 1。 </p><p>　　4.2 電氣試驗法 </p><p>　　對此主變進(jìn)行了診斷性試驗，絕緣、介損、泄漏試 驗 數(shù) 據(jù) 合 格 正 常 ，35kV

12、繞 組 直 流 電 阻 Rab為0.062 53Ω，Rbc為 0.069 68Ω，Rca為 0.069 71Ω， Rac、Rbc直流電阻超標(biāo)，最大不平衡度達(dá)到 10.7%，結(jié)合紅外圖譜初步判斷， C 相套管導(dǎo)電桿下部連接處接觸不好，導(dǎo)致直流電阻增大引起金屬發(fā)熱。 </p><p>　　4.3 故障點的確認(rèn) </p><p>　　為了進(jìn)一步確認(rèn)故障點，結(jié)合 8 月 25 日的停電大修， 當(dāng)主

13、變本體油位降到 35kV 套管檢修手孔以下，打開檢修手孔，觀察發(fā)現(xiàn)繞組接線連板、壓接螺帽、平墊片及導(dǎo)電桿螺紋有明顯發(fā)熱燒蝕痕跡，如圖2 所示。 低壓側(cè)直阻進(jìn)行了分解試驗，A、B 兩相測試鉗夾在各相導(dǎo)電桿上硬導(dǎo)線樁頭處，C 相測試鉗夾在 C 相繞組軟連接處，即跨過導(dǎo)電桿，結(jié)果測試數(shù)據(jù)合格，由此判定問題出在導(dǎo)電桿下部連接部位。 </p><p>　　5 故障處理及分析 </p><p><

14、;b>　　5.1 故障處理 </b></p><p>　　根據(jù)燒傷情況，對 35kV C 相套管進(jìn)行了解體，用銼刀對燒傷處進(jìn)行了處理，用油砂紙對接線連板、壓接螺帽、 平墊片及導(dǎo)電桿螺紋進(jìn)行了打磨后進(jìn)行了組裝恢復(fù)，并在接線連板上部加裝螺帽。接著進(jìn)行了 35kV 繞組直流電阻測試，Rab為 0.062 90Ω， Rbc為 0.062 8Ω，Rca為 0.062 70Ω，試驗數(shù)據(jù)合格。 8 月26 日

15、、9 月 26 日， 對該臺主變進(jìn)行了色譜分析及紅外跟蹤測試， C 相套管溫度恢復(fù)正常， 色譜數(shù)據(jù)在合格范圍之內(nèi)，見表 2。 </p><p><b>　　5.2 原因分析 </b></p><p>　　姬 村 1 號 主 變 35kV 套 管 型 號 為 BFW-35/1250-4F，繞組接線連板與導(dǎo)電桿壓接不牢固，變壓器運行中震動、試驗工作中套管引線拆解等很可能引

16、起壓接緊固螺帽的松動，導(dǎo)致接觸電阻增大，從而引起發(fā)熱缺陷。 </p><p>　　此類套管導(dǎo)電桿上部雖然有固定銷槽，但間隙太大，在拆接線及套管檢修時，導(dǎo)電桿仍然跟著左右轉(zhuǎn)動易導(dǎo)致壓接螺帽松動，引起發(fā)熱現(xiàn)象發(fā)生。此類套管導(dǎo)電桿繞組接線連板連接部位處于套管下部內(nèi)，套管組裝及平時檢修維護(hù)極為不方便，不僅影響檢修效率，而且往往造成緊固不到位，留下松動發(fā)熱隱患。 </p><p><b>

17、　　5.3 采取措施 </b></p><p>　　鑒于此類結(jié)構(gòu)的 35kV 套管比較普遍， 因此建議采取以下措施。 </p><p>　　（1）對此類結(jié)構(gòu)的主變套管進(jìn)行摸底排查，結(jié)合設(shè)備停電，作為重點工作進(jìn)行檢查檢修。 </p><p>　?。?）有條件的進(jìn)行技術(shù)改造，改成連接可靠的板式結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　（3）積極與

18、設(shè)備廠家交流溝通，反映此類套管的結(jié)構(gòu)缺陷，進(jìn)行完善化改造，從根本上防止此類問題的發(fā)生。 </p><p><b>　　6 結(jié)論 </b></p><p>　　變壓器油色譜分析能有效發(fā)現(xiàn)變壓器運行中早期的故障及性質(zhì)， 但是由于這一方法的技術(shù)特點， 使它在故障點的確認(rèn)上有不足之處；結(jié)合色譜分析和紅外測溫結(jié)果，有針對性地制定電氣試驗方案， 可有效地判斷變壓器故障位置且大大提

19、高事故處理效率。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 徐康健 ，鐘俊武.一臺 500kV 變壓器油色譜分析數(shù)據(jù)異常的故障診斷與檢查[J].變壓器，2010，47（9）:72-74. </p><p>　　[2] 錢旭耀.變壓器油及相關(guān)故障診斷處理技術(shù)[M].北京：中國電力出版社, 2006. <