在線監測在高壓電氣設備工況分析中的典型應用

安貴元 高 輝 楊雪梅 喻冰峰

（甘肅天水供電公司，甘肅 天水 741000）

變壓器、高壓電抗器等是電力系統的重要器件，其運行是否可靠，直接決定著供電系統的可靠性。電氣設備故障一般是由電氣、物理、化學特性的少量、漸變向各種前期征兆發展，最終發展為設備故障。油中溶解氣體分析（dissolved gas analysis）是診斷變壓器等充油設備故障前期征兆最有效的方法之一。通過對變壓器油中溶解氣體的在線監測，可以實時或定時監測設備的運行狀況，判斷運行是否正常，診斷電氣設備內部存在的故障性質、類型、嚴重程度并預測故障發展的趨勢，實現電氣設備的狀態檢修[1]。目前在線監測系統已經在各種電氣設備上得到了廣泛的使用，主要是采用光聲光譜技術對油中H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4和C2H2這7 種氣體的濃度進行測量，傳感器輸出的信號經過放大、濾波后，由PC 機完成對數據的分析和處理，形成各種氣體濃度的趨勢圖，組建數據庫分析設備內部潛伏性故障。

1 750kV 變電站高抗乙炔超標過程分析

2011年10月25日750kV 變電站檢修結束線路投入運行后，線路補償性高壓電抗器C 相輕瓦斯保護動作，并出現突發性乙炔嚴重超標的故障，該高抗容量70000kar，額定電壓781kV。

1.1 故障發現的過程

該電抗器在網時間兩年內運行正常，油在線監測裝置各數值均在合格范圍內，近期試驗室分析試驗中，試驗人員對該高抗油色譜分析中未發現異常。

2011年10月25日20 點10 分油在線監測裝置發出C 相甲高抗輕瓦斯動作信號。立即安排人員對電抗器本體積氣盒進行檢查，經檢查積氣盒中無氣體，將積氣盒殘油進行排放后，輕瓦斯保護動作信號消失。同時安排試驗人員對該高抗中部、下部進行取油樣進行油色譜分析工作。

20 點53 分，輕瓦斯動作信號再次發出，其他保護設備運行正常。油色譜分析數據顯示該高抗油中乙炔含量嚴重超標，中部為87.02×10-6，下部為85.37×10-6。

表1 油色譜分析數據表

1.2 在線裝置發出報警后所采取的處理措施

10月26日4點48 分該高壓電抗器停止運行，再次對故障高抗進行油色譜分析顯示，乙炔含量為：中部315.89×10-6，下部401.84×10-6，各項數據均嚴重超標，表明該電抗器存在內部故障。10月26日下午廠家技術人員進行繞組絕緣電阻試驗時發現，采用5kV 絕緣電阻表測量時設備絕緣電阻數據不穩定且有跌零現象。

10月29日對該高抗進行了開箱檢查，發現上壓板局部有發黑痕跡。由于受現場條件所限無法對故障部位作進一步解體檢查，結合現場情況進行分析后，決定返廠解體檢查確定故障具體部位及損壞程度，并進行故障分析及處理修復。

1.3 返廠后吊罩檢查情況

返廠后，12月21日對該高抗進行了吊罩解體檢查。拆掉線圈上部壓板和壓圈，對壓圈上的放電灼燒痕跡作了剖開檢查后發現，該灼燒痕跡為管狀的通道，通道長約150mm（見圖1）。

圖1 灼燒痕跡

2 高抗故障原因分析

根據對故障高抗的解體檢查情況，放電點位于上部端圈靠近中性點出線位置，放電通道在壓圈絕緣紙板第二層，判斷放電原因為上壓圈絕緣材料中存在雜質或氣泡等缺陷形成了空腔。

當高抗在運行過程中，由于受到強電場作用，在空腔部位產生放電，隨著運行時間的加長，故障逐步擴大。當內部壓力積累到一定程度，將絕緣紙板撐破釋放到油中，出現高抗輕瓦斯動作及油色譜分析乙炔嚴重超標的故障。

綜合檢查情況可定性為因高抗內部絕緣材料的制造工藝不良造成的本次故障。

3 結論

通過分析上述案例可以為今后高壓電氣主設備故障診斷提供一定參考價值。

1）主設備在線監測裝置安裝位置應安裝在設備有效部位，避免死油區等油流循環不暢的地方。

2）變壓器、電抗器等資產價值較大的設備，在線監測應能保證數據實時傳送到后臺和監控機，使異常情況能得到及早發現，及早處理。

3）電氣主設備內部電場較強，制造過程中毛刺、裂縫等經過長時間運行，極易發生間隙放電，絕緣強度變低等現象，且這類故障處理難度大，一般都需要進行返廠大修，因此提高制造工藝，執行嚴格的質量管控標準對提升設備質量至關重要。

[1] 成永紅.電力設備絕緣檢測與診斷[M].北京:中國電力出版社，2008.