750kV電力變壓器內部故障分析診斷與對策

李鵬程，竇小晶，任偉，逯俊林

（陜西省電力公司，西安 710000）

750kV電力變壓器內部故障分析診斷與對策

李鵬程，竇小晶，任偉，逯俊林

（陜西省電力公司，西安 710000）

隨著電力系統的發展，大容量高電壓油浸變壓器越來越廣泛地應用于高電壓的變電站。如其內部發生故障將會對電力系統的穩定和運行單位的安全生產產生重大影響，特別是放電性故障，輕則降低可靠性、損失電量，重則發生爆炸造成財產和人身的重大損失。如果能夠在放電故障發展的初始階段發現并監測其發展過程，及時分析判斷其故障狀態和嚴重程度，對于運行和檢修決策有重要意義[1]。

筆者經實例分析，通過油中溶解氣體分析，以及輕瓦斯動作等信號，成功地檢測了某大型變壓器的內部放電故障。電力變壓器的匝間短路、相間短路、絕緣擊穿等內部短路故障都會造成變壓器的嚴重損壞，研究和預防變壓器內部故障產生的機理和原因，對提高變壓器的可靠運行具有十分重要的意義。通過分析事故發生的起源和過程，對設備運行維護單位提供借鑒，防止類似事故再次發生。

1 設備故障情況

2011年11月16日11 時，該主變B相保護本體輕瓦斯動作。經現場檢查，主變保護本體輕瓦斯二次回路正常，本體東南角內部有異常聲響。在線油色譜與離線油色譜分析數據均表明乙炔含量超標，如表2數據所示。對數據進行“三比值”法判斷后[2]，比值編碼為“2,0,2”，故障類型為變壓器內部存在電弧放電，對比表1與表2，各種氣體的產氣速率快，故障發展的速度快，立即將該主變停運，進行了相關試驗。其中絕緣油微水、主變本體試驗合格，絕緣油質試驗擊穿電壓不合格，試驗數據如表3所示。

表1 在線油色譜數據Tab.1 On-line oil chromatographic data

表2 油色譜數據Tab.2 Oil chromatographic data

表3 絕緣油質試驗數據Tab.3 Insulating oil test data

2 設備檢查情況與原因分析

2.1 現場設備檢查

該主變停運后，設備廠家人員進入本體內部進行檢查，發現主變主柱外圍屏處有放電燒傷孔洞、主柱與旁柱外圍屏處有樹枝狀放電點。具體如圖1、圖2、圖3、圖4，各放電情況。

2.2 返廠解體檢查

該主變返廠后，對主變進行吊罩，發現相間絕緣隔板和R柱表面絕緣板有燒傷，隨即對有燒痕的相間隔板和R柱表面絕緣板（一、二、三層）進行了拆除。未解體前，可看到主變相間絕緣隔板有灼傷形成的孔洞，R柱表面絕緣板有多處放電燒傷痕跡，如圖5所示。

圖1 主柱高壓線圈外層圍屏內側存在放電燒損現象（一）Fig.1 Discharge burning phenomenon exists in the outer layer of main column high voltage coil and the inside of folding screens(1)

圖2 主柱高壓線圈外層圍屏內側存在放電燒損現象（二）Fig.2 Discharge burning phenomenon exists in the outer layer of main column high voltage coil and the inside of folding screens(2)

圖3 主柱高壓圍屏和旁柱隔板之間夾有鋁箔紙漂浮物Fig.3 Aluminum foil floating stuff sandwiched between the main column hypertension folding screens and the next column separators

圖4 主柱高壓線圈外層圍屏及撐條存在放電痕跡Fig.4 Discharge marks exist in the outer layer folding screens of the high voltage coil of the main column and struts

圖5 主變相間絕緣隔板和R柱表面絕緣板Fig.5 Phase-to-phase insulation between partitions and R column surface insulation board

解體后，檢查相間絕緣隔板第一、二層有燒傷，第三層基本完好。圖6為相間絕緣板燒傷情況。拆除相間絕緣板后，檢查R柱表面絕緣（紙板）也有明顯燒痕，對紙板逐層進行剝離后，發現一、二、三層均有燒痕，第四層表面完好。圖7為R柱表面絕緣板燒痕情況。從現場解體檢查的放電情況可看出，首先在旁柱隔板與線圈圍屏之間的鋁箔懸浮電位開始引發，然后沿著電場強度較高、絕緣強度較差的線圈圍屏方向發展，最后到達到擊穿絕緣隔板，同時形成樹枝狀放電通道，使得絕緣強度下降。

圖6 相間絕緣隔板第一層（最大的灼傷孔約30cm×7cm）Fig.6 The first layer of the phase-to-phase insulation betweenpartitions(thelargestburntholesabout30cm×7cm)

圖7 R柱表面絕緣板燒痕Fig.7 Burnt marks on the surface of insulation on colum R

2.3 事故原因分析

變壓器在運行中內部可能存在的一點或幾點電位差較大（達到一定的水平），在一定條件下就會發生放電；而由于雜質的性質、分布和流動，內部電位差的點數、電位差大小、能量積累釋放等，這些情況的發生既具有一定的規律性，又有一定的隨機性。通過上述檢查結果可以看出，在該變壓器旁柱隔板與R柱線圈圍屏燒損位置是對應的。旁柱第一道隔板與線圈表面第一道圍屏之間的放電比較嚴重，在檢查中發現在放電部位附近留存有鋁箔紙，初步判斷該鋁箔紙可能是生產過程中的遺留物，運行后在油流的作用下，該殘留的鋁箔紙被帶到旁柱隔板與線圈圍屏之間，改變了電場分布，產生了電弧放電，造成與鋁箔紙接觸的絕緣紙板擊穿、碳化，產生氣體，導致輕瓦斯信號動作。

3 局放在線監測的應用

局部放電的檢測是以局部放電所產生的各種現象為依據，通過能表述該現象的物理量來表征局部放電的狀態。變壓器局部放電過程中會產生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光以及產生一些新的生成物，并引起局部過熱。因此，相應地出現了電脈沖檢測法、超聲波檢測法、光測法、化學檢測法等多種檢測方法[3]，其中脈沖電流法和超聲波檢測法應用最為廣泛。

近年來局部放電在線監測逐步應用起來，特別是以超高頻檢測技術的應用為代表，該技術通過接收變壓器內部局部放電所激發的超高頻電磁波，實現局部放電的檢測和定位，并實現抗干擾，它具有測量頻率高、檢測頻帶可調、抗干擾性強、靈敏度高等優點，可以較全面地掌握變壓器絕緣系統中局部放電的本征特征，提前將變壓器絕緣劣化的征兆反映出來，可以有效地反映變壓器內部絕緣的故障，尤其對突發性故障的早期發現比介損測量、油中色譜分析等方法要有效得多。因此，對局部放電進行有效的監測對于變壓器的安全穩定運行具有重要意義[4]。

4 結論

為了提高變壓器的可靠性，避免類似事故的再次發生，通過主變油中特征氣體數據的監測分析及其潛伏性故障的發現可以得到以下結論。建議從設備監造和安裝、設備在線監測及狀態檢修等方面加強控制。

1）油中溶解氣體的色譜測試分析，作為檢測充油設備內部潛伏性故障的一種方法是比較完善、成熟、可靠、準確的。

2）在對充油電氣設備故障的產生原因、發展趨勢等進行追蹤觀察時，除進行油質色譜測試分析外，也要進行油質相關項目的化驗分析，從中尋找其內在相關性。

3）在對充油電氣設備故障的產生原因、發展趨勢等進行追蹤觀察時，應密切注意該設備的油溫、負荷等運行情況。

4）加強對生產工藝的控制，通過一定的控制、監督手段提高內部質量控制。通過對裝配人員的嚴格培訓來提高裝配工藝。

5）綜合運用局部放電、超聲波定位等新技術，可較準確地判斷變壓器故障狀況。通過安裝在線監測設備與現場試驗相結合作出正確判斷，防止該變壓器故障的進一步擴大，減少損失。

6）加強狀態評估，根據油在線檢測、局部放電在線監測、變壓器運行、試驗、檢修等各種信息的分析結果，決定變壓器的檢修策略。

[1]徐程，肖榮.大型變壓器內部放電故障實例診斷與分析[J].高電電器，2010，46（11）：67-69.

XU Cheng，XIAO Rong.Diagnosis and analysis of an internal discharge fault in large transformer[J].High Voltage Apparatus，2010，46（11）：67-69（in Chinese）.

[2]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.

[3]FUHR J，HAESSING M，BOSS P，et al.Detection and location of internal defects in the insulation of power transformers[J].IEEE Trans.on ElectricalInsulation，1993，28（6）:1057-1067.

[4]王國利.油浸式電力變壓器局部放電超高頻檢測技術研究[D].博士學位論文.西安交通大學，2003.

Fault Diagnosis and Countermeasures of Internal Discharge in the 750kV Transformer

LIPeng-cheng，DOU Xiao-jing，REN Wei，LU Jun-lin
（Shaanxi Electric Power Corporation，Xi’an 710000，Shaanxi，China）

Faults of the 750kV main transformer can be identified by several means，judgment of the faults can be made identified based on chromatographic analysis and light gas signals,arc discharge is determined by three ratio，and the causes are analyzed by site outage check and returned for the disintegration.This paper introduces the application of partial discharge monitoring for the transformer.For large-sized transformers，the on-line partial discharge monitoring can be used to improve the operation reliability.Meanwhile，some related suggestions and countermeasures are proposed with regard to the installation and operation of transformers.

transformer；discharge fault；analysis and diagnosis摘要：介紹750kV主變壓器在運行中根據色譜分析以及輕瓦斯信號等，通過三比值判斷為電弧放電故障，現場停運檢查和返廠解體檢查，對故障原因進行了分析，筆者針對局部放電監測的應用進行了介紹，提出針對大容量變壓器可采用局放在線監測，提高運行的可靠性，同時對變壓器安裝、運行提出建議與對策。

變壓器；放電故障；分析診斷

1674-3814（2012）08-0020-04

TM 852

A

2012-03-29。

李鵬程（1979—），男，大學本科，工程師，交直流設備運行管理；

竇小晶（1981—），男，工程師，從事交直流輸變電運行與管理工作。

（編輯 徐花榮）