張凱

[摘要]本文通過對浙能長興電廠18臺變壓器油的多年色譜分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計及引用3A高壓廠變乙炔從無到有的實際案列分析。經(jīng)過筆者理論結(jié)合實踐，論文主要闡述了變壓器油中溶解氣體（乙炔）超標(biāo)的原因，故障實例及故障分析方法和處理措施，我們通過采集變壓器箱體內(nèi)的少量油樣，可以分析出油中氣體的組分及其含量，來判斷變壓器是否存在故障、故障性質(zhì)以及故障的大致部位。

[關(guān)鍵詞]故障實例 ??故障分析 ??原因 ??故障診斷 ??處理措施

前言

變壓器是電廠重要的變壓設(shè)備，也是變電站的重要設(shè)備。變壓器的運(yùn)行狀況直接影響電能的正常輸送。變壓器油氣相色譜試驗是通過對油中溶解氣體的分析來檢測充油電氣設(shè)備存在潛伏性故障的一個重要方法，是監(jiān)督、保障設(shè)備安全運(yùn)行的一個重要手段，通過對特征氣體的分析及三比值法，能及時掌握變壓器運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、故障性質(zhì)及故障發(fā)展變化的情況，查出問題，消除缺陷，保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要介紹了浙能長興發(fā)電有限公司3A高壓廠變，色譜分析發(fā)現(xiàn)廠變乙炔從無到有，再到超標(biāo)，增大的發(fā)展趨勢，判斷存在的故障過程，故障性質(zhì)診斷方法，查出的問題及處理措施。

1故障實例

浙能長電3A高壓廠變，型號為S-25000/20，生產(chǎn)廠家為常州東芝變壓器有限公司，此臺變壓器自投運(yùn)開始，各組分含量均為正常。 2017年8月16日3A高壓廠變?nèi)臃治鰰r發(fā)現(xiàn)，C2H2含量為6.01μL/L、總烴含量為28.36μL/L，乙炔開始超標(biāo)，且上升幅度和速率均增大，但是總烴波動不大，動態(tài)穩(wěn)定。

2故障分析方法

2.1三比值法原理

根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)油、絕緣在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對濃度與溫度的相互依賴關(guān)系，從五種特征氣體中選用二種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組分組成三結(jié)比值，以不同的編碼表示;根據(jù)表2的編碼規(guī)則作為診斷故障性質(zhì)的依據(jù)。這種方法消除了油的體積效應(yīng)影響，是判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。

2.2三比值法的應(yīng)用原則

a）只有根據(jù)氣體各組分含量的注意值或氣體增長率的注意值有理由判斷設(shè)備可能存在故障時，氣體比值才是有效的，并應(yīng)予計算。對氣體含量正常，且無增長趨勢的設(shè)備，比值沒有意義。

b）假如氣體的比值與以前的不同，可能有新的故障重疊在老故障和正常老化上。為了得到僅僅相應(yīng)于新故障的氣體比值，要從最后一次的分析結(jié)果中減去上一次的分析數(shù)據(jù)，并重新計算比值（尤其是在CO和CO2含量較大的情況下）。在進(jìn)行比較時，要注意在相同的負(fù)荷和溫度等情況下和在相同的位置取樣。

c）?由于溶解其他分析本身存在的誤差試驗，導(dǎo)致氣體比值也存在某些不確定性。利用氣相色譜法分析油中溶解氣體結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性。對氣體濃度大于10μL/L的氣體，兩次的測試誤差不應(yīng)大于平均值的10%，而在計算氣體比值時，誤差提高到20%。當(dāng)氣體濃度低于10μL/L時，誤差會更大，使比值的精確度迅速降低。因此在使用比值法判斷設(shè)備故障性質(zhì)時，應(yīng)注意各種可能降低精確度的因素。

3乙炔超標(biāo)原因分析

3.1利用三比值法對3A高壓廠變乙炔超標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算并故障判斷，表3如下：

3.2乙炔超標(biāo)原因分析與判斷

通過分析表1浙能長電3A高壓廠變色譜分析異常數(shù)據(jù)。2017年8月16日開始超標(biāo)，6.01μL/L，其中2017年9月28日，7.36μL/L是歷史數(shù)據(jù)中最大的一次。通過分析表3數(shù)據(jù)，乙炔超標(biāo)三比值法故障性質(zhì)判斷結(jié)果看出有低能放電兼過熱，電弧放電，電弧放電兼過熱?？梢姺烹娂孢^熱概率較大。

當(dāng)油品遇局部高能量放電時，就會分解乙炔氣體。產(chǎn)品在試驗過程中，若產(chǎn)生耐壓不過或者局放量過大，都會產(chǎn)生乙炔。因此，這一氣體也是我們判別產(chǎn)品是否存在內(nèi)部放電兼過熱（或局放大）的主要依據(jù)。主要原因是變壓器長期過負(fù)荷鐵芯過熱或裸金屬體過熱而使臨近的固體絕緣材料局部過熱，根據(jù)變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則DL/T722—2014，故障性質(zhì)為放電過熱。當(dāng)鐵芯疊片間絕緣層極薄，其絕緣電阻僅為幾歐姆，但它足以防止鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生渦流。若片間絕緣局部破壞，將引起局部渦流增大，導(dǎo)致局部過熱。同時由于該絕緣電阻很小，只要有一碟片接地，就足以使整個鐵芯都處于接地狀態(tài)，造成多點(diǎn)接地。這種故障的位置很可能是變壓器內(nèi)部存在局部短路、層間絕緣不良或鐵芯多點(diǎn)接地現(xiàn)象并伴有固體絕緣材料老化。

4乙炔超標(biāo)的處理措施與經(jīng)驗

當(dāng)油品遇局部高能量放電時，就會分解乙炔氣體。產(chǎn)品在試驗過程中，若產(chǎn)生耐壓不過或者局放量過大，都會產(chǎn)生乙炔。因此，這一氣體也是我們判別產(chǎn)品是否存在內(nèi)部放電（或局放大）的主要依據(jù)。鑒于此，在新進(jìn)變壓器油中，這一成分要為零。否則將被視為不合格品而退貨處理。產(chǎn)品油中含有乙炔，一般存在一個逐步擴(kuò)散的過程。若是線圈內(nèi)部產(chǎn)生，這一過程也許可能2～3天才能達(dá)到平衡。此外，油箱內(nèi)部還有存在死角，那里的油在濾油過程中，流動較少，相對其它氣體濾油，乙炔含量要濾至零要困難得多。

通過比對浙能長電3A高壓廠變色譜分析濾油后數(shù)據(jù)，可以確定濾油是降低變壓器油中溶解氣體的有效方法途徑。濾油之后，停機(jī)靜放12小時，讓油滲透平衡，再測試，若還有乙炔殘量，繼續(xù)濾。反復(fù)進(jìn)行，直至氣體含量趨于合理，最好向新油指標(biāo)看齊。

5結(jié)束語

通過這次浙能長電3A高壓廠變色譜分析變壓器故障情況的排除與處理，使我們更進(jìn)一步認(rèn)識到加強(qiáng)絕緣監(jiān)督和設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督的重要性，變壓器油色譜跟蹤分析對于發(fā)現(xiàn)變壓器早期故障是非常有效的方法。同時也為今后遇到類似的變壓器缺陷的解決和故障判斷，積累了非常寶貴的經(jīng)驗。經(jīng)過分析油中溶解氣體的組份和含量是監(jiān)視充油電氣設(shè)備安全運(yùn)行的最有效的措施之一?？傊?，利用氣相色譜分析方法與故障診斷進(jìn)行分析能提前預(yù)測設(shè)備的內(nèi)部故障，可以防止設(shè)備損壞和由于設(shè)備損壞而導(dǎo)致停電事故發(fā)生，甚至防止變壓器損壞爆炸的風(fēng)險，有效避免了設(shè)備故障造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)的風(fēng)險。這些對于保障變壓器設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到積極作用。

參考文獻(xiàn)：

1、《DL/T722-2014，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，中國電力出版社。

2、《變壓器油及相關(guān)故障診斷處理技術(shù)》，中國電力出版社。

3、《變壓器油中溶解氣體的色譜分析實用技術(shù)》，中國質(zhì)檢出版社（中國標(biāo)準(zhǔn)出版社）。

4、《電力用油、氣標(biāo)準(zhǔn)匯編》第三版，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社。