用气相色谱分析判断变压器故障的实例

  摘 要：介绍了邯郸供电公司所属变电站变压器故障色谱分析的若干实例，证明了利用气相色谱分析变压器内部故障的有效性，并提出了相应的建议。
    关键词：变压器；气相色谱；故障；分析判断

    Abstract：In this paper，some real cases of transformer fault de－termination by using gas chromatography analysis in Handan Power Supply Corporation are listed out，which verifies the effectiveness of using gas chromatography analysis to determine internal faults of transformers.Some suggestions are offered accordingly
    Key words：transformer；gas chromatography；fault；analysis and judgement

    利用气相色谱法分析绝缘油中溶解气体，检测充油电气设备内部故障的技术日臻成熟，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，这项检测技术可以在设备不停电且不受外界因素影响的情况下，对充油电气设备内部状况进行诊断。以下介绍2003年邯郸供电公司变压器故障与异常的色谱分析的实例。

1　电弧放电性故障的判断实例
1.1　实例一
1.1.1　气相色谱分析与判断
　　代召站1^＃变压器在2003－07－31T17：55差动保护动作，20：00又重新试送。差动保护和轻重瓦斯继电器同时动作。现场取主变油样进行色谱分析，历次色谱分析结果见表1。可能由于试送时冲击电流过大，因此引起试送前后油中组分的明显变化。

1.1.2　用三比值编码规则进行故障判断
 　
    三比值编码为102，判断故障为电弧放电。
1.1.3　总烃绝对产气速率
　　总烃绝对产气速率注意值为12mL/d，根据绝对产气速率公式计算得到的总烃绝对产气速率为13344mL/d，可见故障具有突发性和急剧性，其破坏性是严重的。
1.1.4　故障点部位估计
　　一般根据导电回路和磁路产气特征的某些差异来推定故障点是在导电回路还是磁路部分，如故障在导电回路时，往往有C₂H₂且含量较高，C₂H₄/C₂H₆比值也较高，并且C₂H₄的产气速率往往高于CH₄的产气速率。对于磁路故障一般无C₂H₂，或者只有微量(一般只占氢烃总量的2％以下)，而且C₂H₄/C₂H₆比值也较小，一般为6以下。该主变C₂H₄/C₂H₆＝82.35/6.41＝12.8＞6；并且经计算，C₂H₄的绝对产气速率为3912mL/d，大于CH₄的绝对产气速率3672mL/d。因此判定此故障为发生在导电回路的电弧放电故障。
1.1.5　电气试验
　　故障前后的电气试验结果见表2。

　　该变压器35kV侧C相绕组的直流电阻严重超标，互差达41％，DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》规定：1.6MV·A以上变压器，各相绕组电阻相互的差别不应大于三相平均值的2％，根据经验与数据分析，绕组被烧断股的可能性最大。
1.1.6　吊罩检查
　　2003－08－08T14：00将该故障变压器进行了更换，将故障变压器返厂进行解体检修，28日进行拔线圈检查：当C相绕组拔出外侧的高压线圈时，可见到中压(35kV)绕组线圈的底部最外部的隔板上有大片烧焦碳迹，并有很多铜渣；移开隔板，线圈最下部铜带已被烧焦。后又拔起中压绕组线圈，从里侧查看，下部倒数第1饼和第2饼之间被击穿，第1饼的最外匝烧断3股，第2饼最外匝烧断1股，第1饼和第2饼之间里匝烧损多股。
1.2　实例二
1.2.1　气相色谱分析与判断
　　更乐站3^＃主变2003－11－04T19：22重瓦斯继电器动作，主变三侧开关跳闸。现场观察到主变本体瓦斯继电器已充满气体，主变温度表指示39℃，其它无异常。当即采取了瓦斯继电器中气样、油样及主变本体下部油样，色谱试验结果见表3。

　　
　　从瓦斯继电器取3管气体样。2管试验用，1管当时做点燃试验，火焰较大，证明主变本体内存有很多可燃性气体，存在典型突发性和急剧性的严重故障。
1.2.2　电气试验
　　主变试验发现35kV侧相间直流电阻互差比2003－09－07预防性试验时的数据增大近一倍，详见表4。

1.2.3　用三比值编码规则进行故障判断
　　经计算得到三比值编码为102，判断故障为电弧放电。
1.2.4　故障点部位判断
　　该主变C₂H₄/C₂H₆＝339.75/26.86＝12.6＞6；且C₂H₂含量很高，瓦斯继电器中的C₂H₂高达5718.96μL/L。因此判断为突发性和急剧性的导电回路放电性故障。结合电气试验结果，35kV侧B相绕组烧断股的可能性最大。
1.2.5　吊罩检查
　　2003－11－09在现场对该变压器进行吊罩检查，发现B相绕组上部有熏黑痕迹，下部压饼和隔板上落有铜黑渣，因35kV绕组是中压，线圈里侧未发现其它异常。11月29日保定变压器厂线圈总装车间进行解体检查，拔出110kV线圈，见到35 kV的B相绕组上半包由上至下数第2饼、下半包由上至下数第5、6饼和第20饼向里发生不同程度位移，无垫片处的位移较为严重，整圈呈波浪形，位移深度在1～3cm。35kV线圈5、6饼上下靠拢，第5饼由里向外烧断7根导线，第6饼线圈以及抽头3的引线焊接处烧伤，绝缘严重受损。

2　高温过热性故障的判断实例
2.1　气相色谱与电气试验分析判断
　　林村站^＃2主变在2001－03－20预试中，电气试验发现6kV侧直流电阻线间互差1.35％，DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》规定：无中性点引出线的绕组，线间差别不大于三相平均值的1％。历年电气试验数据见表5。

　　预试期间色谱分析未发现异常，以后随着负荷增大，2003－10－09做色谱分析，总烃超注意值，表6为跟踪监测数据。

2.2　用三比值编码规则进行故障判断
　　经计算，三比值编码为022，判断故障为高于700℃的过热性故障。
2.3　故障点部位判断
　　经色谱分析，该主变油中一直无C₂H₂含量，C₂H₄/C₂H₆＝608.04/109.03＝5.5＜6，因此故障点很可能位于磁路。

3　结束语
    利用气相色谱监测变压器及充油电气设备内部故障，提供了可靠、有效的数据及分析判断，但是从第1节中2例电弧放电性故障看，事故是在无任何先兆的情况下发生的。这说明目前的常规试验项目与试验周期仍存在一定的局限性，不能及时捕捉到某些事故的先兆信息。因此，为防止大型电力变压器故障，减少故障损失，应增加有效、及时的监测手段，如变压器在线监测装置，就是气相色谱分析技术的补充与发展。若条件有限，则至少应对有异常的或重负荷的大型电力变压器加装在线监测装置，便于掌握设备故障情况，利于安排设备检修时间。邯郸供电公司将对林村站的^＃2主变加装在线监测装置，连续监测运行设备的内部动态，避免发生电弧性放电故障。

［1］DL/T　596－1996，电力设备的预防试验规程［S］.