通過電氣與油化試驗綜合判斷設備故障

許璐 范永亮

（1 福建水口發電集團公司,福建 福州 350000；2 山東省交通科學研究所,山東 濟南250031）

1 概述

目前，在我國電氣設備運行中，有很大一部分事故都是由于設備的絕緣性缺失而引起的。因此，對設備的絕緣性進行檢測有利于在很大程度上控制電氣設備障礙的發生。檢測絕緣性的方法主要有離線試驗和在線監測。離線試驗是在停電的情況下進行的，也是我國目前使用得最為廣泛的一種檢測方法；而在線監測則是通過統計設備運行過程中的一些數據，在一段時間之后，有了一定量的數據積累以后，對數據進行分析得出設備的絕緣性是否良好。所以，為了使電力設備能夠經濟、安全、長期正常運行，就必須嚴格地制定一套試驗方案，絕緣試驗則是其中十分重要的一部分。而進行絕緣檢測時，要注重以下三種情況：

其一，在采購電氣設備時，一定要在原制造廠對所有的產品以及原材料進行檢測和試驗，確保電氣設備符合國家規定的相關標準，一定要嚴格控制新購設備的質量問題，不合格產品一向嚴禁購買。

其二，在設備進行維修或者翻新后，進行絕緣試驗，主要是檢測設備的性能是否符合基本的要求、是否能夠再次投入使用，以免在運輸或維修時出現的損傷而使設備發生故障。

其三，在電氣設備正在運行時，也要定期地對設備進行絕緣試驗，才能最大限度避免設備故障的發生。

2 高壓試驗研究方法

電力系統中重要的設備主要有大型電機、GIS 和電力電纜等。這些設備普遍電容量很大，常規的檢測設備無法滿足它們的試驗要求，因此，必須尋求另外有效的方法來進行試驗。目前，振蕩電壓試驗系統、超低頻試驗系統、直流試驗系統和工頻交流試驗系統是運用到現場試驗比較常見的方法。

其一，振蕩電壓試驗系統。振蕩電壓試驗，主要使用于高壓電纜，一般電壓都高于110KV。此類試驗方法即可在設備運行時進行定期的檢測試驗，也可在電力設備剛開始投入使用時進行試驗。例如，在對某地高壓電力電纜設施進行絕緣性檢測試驗時，利用高頻震蕩波試驗的方法，先給電容進行充電，注意必須使用直流高壓發生器，否則充電的電流不能達到要求。充電達到一定幅值時，使球隙放電。接著，對測試的回路進行充電，達到一定的幅值讓球隙放電停止。這樣，測試的電纜、電阻R1、R2 和電感線圈會形成一個放電回路，通過對電壓進行測量，看是否符合衰減震蕩波電壓的標準。

其二，超低頻試驗系統。超低頻試驗系統解決了由于電容量大、試驗設備搬運不方便而導致的現場試驗效率低的問題，它是一種十分適用于現場試驗的方法，適用于中壓的電力電纜試驗。超低頻試驗系統適用的是交流試驗，由于試驗電壓頻率的降低會使容性電流隨著減小，因此用超低頻的容量可以很大程度上使得試驗電源的重量減輕，從而使試驗變得方便有效。

其三，直流耐壓試驗系統。當下使用的直流耐壓系統，與早期的直流高壓發生器對比，它是在工頻整流技術的基礎上進行試驗的，具有故障率低、過載能力強、電路簡單的特點。

其四，工頻交流試驗系統。工頻交流試驗系統在檢測高電壓、電容較大的電纜時，存在缺陷，主要原因是使用到的升壓變壓器和調壓器的重量也會隨著電容量而增大，而導致設備不便于運輸。因此，在適當的電容量范圍之類，可以使用工頻交流試驗系統。

3 氣相色譜分析法

分析設備絕緣油中的溶解氣體對于發現電抗器、互感器以及變壓器中的潛伏故障具有十分明顯的效果。氣相色譜分析法在預防性設備故障檢測中，比電氣高壓試驗更加有效。筆者主要結合實例，介紹一下幾種實用的確定以及定位故障的方法。

其一，通過絕緣油簡化試驗和介損試驗綜合判斷。

通過分析絕緣油的電氣、化學和物理性能，檢測絕緣油中水分、游離碳、雜質、酸值、油損、擊穿電壓以及酸堿反應的pH 值等一系列數據，可以判定和發現設備的健康狀況和受損程度。而設備的受潮現象以及材料老化現象則可以通過介損試驗來進行判定。下面，結合具體實例進行分析。

2005-2007年高壓試驗數據

從2007年的數據顯示中，介損值已經超標。從表格中的數據可以看出，從2005年到2007年介損值逐年增加，證明電流互感器內部已經受潮。因此，為了確定和定位設備內部的故障，對絕緣油進行簡化試驗。發現從2005年到2007年，互感器內部的水分逐年遞增而擊穿電壓逐年遞減。因此對互感器進行解體，發現有沉積水在底部，證明受潮結論的正確性。

其二，通過氣相色譜分析綜合判斷。

變壓器中的潛伏性故障能夠通過分析絕緣油中的溶解氣體的濃度含量以及組成成分進行判斷。狀況良好的變壓器未運行時，當絕緣油中的氣體溶解量趨于穩定狀態時，一般CO2 含量為0.3%，N2 為70%，O2 為30%，以及少量的CO 和C02，其它微量的化合物可以忽略不計。總體上，用來判斷變壓器內故障的氣體主要有：N2、02、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、CO2、CO 和H2 等。

實例分析：變電站的主變壓器發現異常，通過高壓電氣試驗發現直流電阻不平和百分比過高，則初步判定Um 有故障。為了進一步確定缺陷位置，用色譜分析法，報告表明故障位置在相套管內。分析如下：

表格中為套管油的色譜分析數據 質量分數/1×0.00 0001

試驗日期 H2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CO CO2 總烴2007-4-3 35 3 25 10 2 398 792 40

通過三比值法編碼規則計算。C2H2 與C2H4 的比值小于0.1，CH4 與H2 的比值小于0.1，C2H4 與C2H6 的比值小于3，分別得出編碼為0、0 和1，則可以判斷套管內有熱故障，其中內部連接部分可能存在不良狀況。色譜分析也反應出了低溫故障，可以判定故障造成的原因是銅銷接觸不良。此外，打開將軍帽，發現那里的固定銅銷已經受損了一小部分，也可說明是由于銅銷故障而造成了三相數據的不平衡。

4 總結

綜上所述，只有將氣相色譜分析法、絕緣油的簡化法和高壓電氣試驗法綜合進行運用和分析，才能更有效地進行電力設備的預防性試驗。此外，用多種試驗相結合的方法也能為故障的判定提供更加有效的依據，能更加準確地分析出故障的具體位置和發生故障的具體原因，更加有利于為解決故障尋求直接有效的方法，從而提高供電的可靠性，為我國電力行業的穩定發展提供良好的保障。

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