1、110kV 亚工变电站 1 号主变潜伏性故障原因分析摘要：阐述了变压器油劣化的机理，通过工作中正确消除缺陷的实例，分析了气相色谱分析在变压器潜伏性故障综合诊断中的应用，同时也指出了气相色谱分析在故障诊断中的不足之处及注意事项，防止误判。关键词：变压器 故障 色谱分析 特征气体 三比值 中图分类号：TM4 文献标识码： A 目前，油浸变压器大多采用油纸组合绝缘，当变压器内部发生潜伏性故障时，油纸会因受热分解产生烃类气体。每一种烃类气体最大产气率都有一个特定的温度范围，故绝缘油在各不相同的故障性质下产生不同成分、不同含量的烃类气体。因此，变压器油中溶解气体的色谱分析法，能尽早地发现充油电气设备内部
2、存在的潜伏性故障，从而提出相应的反事故措施,进而判断变压器内部故障部位。 1.故障现象 110kV 亚工变电站 1 号主变压器容量为 4 万千伏安，型号为 SFSZ9-40000/110，重庆市亚东亚集团变压器有限责任公司生产。2009 年 3 月 1日投运。2010 年 7 月 12 日，在该主变油样的例行化验过程中，发现油样异常，色谱超标，特征气体量为总烃含量 276.25L/L，乙烯和甲烷为主要特征气体，总烃超过注意值 150L/L。同时检测出大量一氧化碳、二氧化碳。根据特殊情况下色谱检测周期，决定加强对 110kV 亚工变电站1 号主变压器的检测力度，缩短检测周期，定期上报公司生产技术
3、部加强监督。经过连续 6 次跟踪测试，数据见表 1： 表 1 110kV 亚工变 1 号主变色谱跟踪测试数据 2.故障原因分析 根据表 1 检测结果分析，主要特征气体乙烯和甲烷，而乙烯气体主要由绝缘材料、纸，包带等绝缘过热裂解产生气体。乙烯和甲烷主要反应的出主变内部呈现低温过热迹象，同时根据产期速率分析，各气体含量不高。截止 2010 年 12 月 20 日，总烃含量已达为 766.21L/L，严重超过注意值 150L/L，同时甲烷、乙烯、氢气等特征气体也逐步升高，一氧化碳、二氧化碳含量也呈增长趋势。乙炔值增长不大。利用三比值（C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6）来判断变压器
4、内部故障性质。根据三比值法的编码规则表一与表四对比，得出三比值 022 编码数据，三比值法计算结果见表 2： 表 2 三比值法实际计算结果 根据 DL/T 722-2000变压器油中溶解气体分析和判断导则三比值编码分析 022，判定高温过热（高于 700）分接开关接触不良，引起夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路， 层间绝缘不良，铁芯多点接地等可能原因造成。通过三比值检测判定依据，以及各特征气体增长情况，我公司决定停电结合主变预防性试验，对 110kV 亚工变 1 号主变进行检查，进一步判断故障类型。 3.故障检查 综合各方数据分析，经三比值法分析判定，认定主变内部存
5、在过热故障，需进一步检查处理，将缺陷消除在萌芽状态。2010 年 1 月 18 日我公司经衡量各方条件后，与新疆电力科学院、新疆电力公司生产技术部、重庆亚东亚变压器生产厂家沟通协商、仔细分析后决定吊罩检查。110kV亚工变 1 号主变钟罩打开发现 1 号主变低压侧 A 相低压引线片焊接处有明显高温过热痕迹。见图 1、图 2、图 3： 图 1 1 号主变低压侧 A 相低压引线片焊接处有明显高温过热痕迹 图 2 引线片焊接工艺粗糙，凹凸不平行程毛刺导致两引线片间接触电阻不一致形成电流回路引起过热 图 3 1 号主变低压侧上引线片有绝缘绑扎白布焦炭状证明了乙烯产生的原因和过程。 由图片观察如下：11
6、0kV 亚工变 1 号主变低压侧下引线片有明显过热痕迹，引线片凹凸不平，有毛刺。高温过热将上引线片绑扎白布灼伤碳化，过热迹象明显。过热痕迹呈现四形境现象，说明过热点的温度已达1000以上。符合三比值法判断结论：为高于 700的过热性故障。根据110kV 亚工变 1 号主变特征气体组分依次为乙烯为主，甲烷、氢气、乙烷、乙炔等产气规律分析：110kV 亚工变 1 号主变乙烯一直为最高，乙烯过高，说明变压器内部局部有过热现象。乙烯可以肯定是由固体绝缘材料过热引起，极有可能是绝缘纸或木支撑架或绑扎带过热分解，而非绝缘油造成。根据图 1、图 3 所示 110kV 亚工变 1 号主变低压侧上引线片有绝缘绑
7、扎白布焦炭状，有电击灼伤痕迹分析，110kV 亚工变 1 号主变乙烯过高由主变低压侧上引线片绝缘绑扎白布灼烧、碳化造成。下引线片高温过热造成过热点油劣化产生其他特征气体。经检查主变套管，引线、铁芯、绕组、有载调压以及其他附件经检查正常，主变有载调压开关检查正常。4.故障点查找 经对故障点仔细检查分析，发现 110kV 亚工变 1 号主变低压侧 A 相上下引线片过热点处表面粗糙，存在细小毛刺。上下引线片由于距离太近，通过金属毛刺形成第二通路。由于两引线片间接触电阻不一致，回路局部接触电阻是比较大的，当很大的回路电流通过时必将引起发热、放电。从而导致故障点油质劣化，高温过热导致绑扎白布碳化分解，形
8、成大量乙烯、氢气、一氧化碳、二氧化碳及产生微量乙炔的现象。设备主要原因是由于生产厂家安装施工连接不可靠，紧固程度不够，引线片焊接质量不过关，未打磨处理，形成细小毛刺导致。至此我公司 110kV亚工变 1 号主变总烃超标故障基本原因已经查明。经厂家人员对过热点进行仔细打磨处理，重新进行可靠绑扎，并将上下引线片留以可靠距离后重新进行接线。重新清理了主变各处油泥，污垢，对各连接处进行紧固，对变压器进行了热油循环。110kV 亚工变 1 号主变安装投运后运行正常，根据规程规定，安排了高压试验和色谱跟踪试验，高压试验显示各指标正常。色谱检测结果见表 3： 表 3 110kV 亚工变 1 号主变吊罩处理后
9、色谱跟踪测试数据 数据显示各特征气体全部正常，我公司将继续按照色谱周期检测要求进行主变大修后的跟踪监测。 5.结束语 根据本例，发现主变总烃超标，乙烯不断增长的情况下，说明内部存在局部过热问题。如果变压器故障不能排除，乙烯就会一直增长，应及时处理，否则引起油质劣化，形成“电桥” ，将极易导致内部弧光短路，烧损设备。 为保障设备安全经济运行，应立即采取降低负荷，连续跟踪监测等措施，如果发现油中各种气体的含量中有一项达到了注意值范围时，应开始引起注意，采取措施配合进行其它电气试验等，以便对设备有无异常作出分析和判断。当试验结果中一项超过注意值上限时，应采取措施，尽早停止运行，并用其它试验进行验证，
10、进一步找出故障点，防止事故扩大。 利用气相色谱法分析绝缘油中溶解气体，检测充油电气设备潜伏性故障，已成为变压器等充油电气设备绝缘监督的一个重要手段。实践证明，这项检测技术的开发和应用，使变压器等充油电气设备内部故障的检测技术取得了新的突破，特别是这一检测技术可以在设备不停电时进行，而且不受外界电的因素影响，因此可以定期地在设备运行中对其内部状况进行诊断，确保设备的安全可靠运行，并且有利于实现将设备的定期维修方式改革成为内部状态预知维修的方式。在实践中已充分实现了这项检测技术的重大经济效益。 参考文献： 1.DL/T722-2000 变压器油中溶解气体分析和判断导则.中国电力出版社.2000 年 2.GB/T7252-2002 变压器油中溶解气体分析和判断导则.中国电力出版社.2002 年 3.李孟超、王允平及张洪波.变压器油气相色谱分析使用技术.中国电力出版社.2010 年 4.郭清海.典型变压器故障案例分析与检测.中国电力出版社.2010 年
