110kV變電站主變故障的診斷與處理分析

陳伯儒

（廣東電網有限責任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

經過多年的探索與發展，我國電力系統供電服務水平已經獲得了顯著提升，供電安全度也獲得極大提高，然而，同世界水平相比依然存在差距，這就意味著我國電力系統依然面臨艱巨的電力系統維護任務，要掌握變電站故障的檢測方法，掌握先進的故障處理技術，從而支持變電站主變故障的診斷與處理，打造高水平的變電站。

1 110kV變電站主變故障的類型與原因

變壓器故障通常有一二類之分，其中一類故障通常出現在變壓器工作過程中，需要經過停電檢修進而消滅故障，二類故障則出現在計劃檢修過程中，實驗過程中發現的故障。正是因為一類故障發生在變壓器工作過程中，因此，應該重點圍繞變壓器，從其設計、裝配以及運行等各個角度入手來分析故障產生的原因，對應提出解決性對策，對于二類故障則應該重點做好預防、維護監督等工作，有效防范故障的擴大化。

通常變壓器的故障類型十分豐富，例如：過熱引起的故障、聲音、短路等故障，而且不同的變壓器部位可能潛藏著不同的故障問題，例如：油箱故障、繞組故障等等，這 些變電站故障都會影響其安全運行，從而造成供電線路電力供應中斷，用戶斷電等問題。

導致變電站主變故障的原因是多方面的，因為變壓器本身結構就較為復雜，這就使得其故障產生的原因也較難判斷，只有掌握了科學的流程、先進高端的技術才能科學斷定故障種類與產生故障的原因，進而正確排除故障。

例如：過熱故障，引發故障的大體原因就是發熱、散熱不佳。然而導致發熱異常的原因卻較為復雜，可能是電流過大也可能是電阻的原因，其中電流異常則通常源自環流、渦流問題，散熱不良則通常由于油道不暢通、或者冷卻設備的風道被堵住等問題所導致的。通常過熱問題一般出現在鐵芯、油箱、繞組等環節，同時系統或設備的長時間高負荷運行也可能引發過熱問題，而且過熱故障的出現也經常伴隨著短路或絕緣故障，所以這兩類故障也很難做出正確區分。這兩類故障之間是密切相關的，如果溫度過高、系統裝置過熱可能就會影響系統的絕緣水平，從而出現絕緣擊穿、放電等問題，進而引發系統短路問題，短路問題反過來又會導致變壓器過熱問題，從以上分析可以看出主變故障的判斷、分析存在多方面的困難和挑戰。

2 主變故障診斷與處理

所謂變電站主變故障診斷，主要是參照變壓器運行情況、非正常現象等進行分析、理解與診斷。現階段，科學的診斷策略包括：第一，預防性電氣試驗，圍繞變壓器隱患問題展開預防性實驗，通過測試、檢查與監測等流程，具體測試的項目包括：油中溶解氣體的色譜分析、繞組直流電阻大小、絕緣油試驗等多個項目。第二，特征氣體法。通過檢測變電站油內部各類氣體，例如：氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等的成分、含量等等來分析故障特征。第三，特征氣體比值法。通過分析一些關鍵氣體成分間的比值，從而斷定故障，現階段已經采用IEC三比值法，無編碼比值等等。第四，人工智能法。依托于信息技術、智能化技術等來判斷分析變壓器故障。

隨著人工智能技術的發展，當前的變壓器故障診斷越來越傾向于依賴人類的思維，從而達到對變壓器故障的人工化、智能化診斷，當前已經形成了以下方法：遺傳算法、免疫算法、神經網絡法等等。

故障診斷包括定期診斷、接連監控兩大方面，前者主要為功能性診斷，變壓器經過檢修再實施診斷，其中最典型的技術為：預防性電氣檢測；后者則體現為在線監測。

3 基于實例的主編故障的診斷與處理

3.1 主變故障實例

本區域某月連降大雨、且風力強勁，當日110kV線路零序I段保護動作跳閘，重合成功，之后又同第一次一樣，接連跳閘，重合五次。直到兩小時后，又出現兩次跳閘，無法成功進行重合閘操作。第二天，#1主變差動保護動作跳閘。

表1

3.2 試驗檢查

（1）高壓試驗。經現場測試得出：無論是繞組還是套管，他們的絕緣指數、介質耗費等都處于正常標準，所得出的數據屬于正常值，然而，當測試變壓器繞組直流電阻情況時，所測的A相繞組呈現出“斷線”現象，對應B/C相繞組卻未有異常，依然處于常規狀態，同時，直流電阻的級差阻值同樣處于平穩狀態。

總的來看，只有110kV側A相繞組出現了異常變化，其頻響特性曲線的波谷明顯下降，遠遠偏離B/C相曲線，B相和C相曲線則如出一轍，如下表。其他相繞組曲線也依然如舊，處于常規狀態。經過測試分析得出：110kV側A相繞組出現了以下問題：匝間短路故障，也可能是餅間短路故障。

絕緣油試驗。伴隨著高壓實驗的進行，也開始了絕緣油試驗，分析了變壓器油色譜，所得出的數據中顯示出：由內所含有的兩類氣體極大地超越了標準范圍，其中C2H2乙炔的指標應該為0ppm，然而，檢測值卻上升至94.9ppm，特征氣體中烴氣含量也嚴重超越150ppm這一極限值。其他的氣體，例如：氫氣、二氧化碳等則都處于正常指標范圍，但也稍有增加。

（3）變壓器吊罩的檢查。經檢查得出：110kV側A相繞組依然存在異常，特別是其壓板的地方出現了一大塊碳黑，而且壓板表層也出現了水痕跡，仔細查看還能發現一些臟痕跡、水痕跡等等。將A相繞組端口絕緣紙撕去后，就會看到其引出線、相鄰匝間繞組等都出現了放電跡象，而且其中的銅導線外露，明顯被熔斷。

檢查三相套管頂端的吊罩的密閉度，從其內部零部件的大小、型號入手，進行檢測，得出了一組數據，最終得出同B/C相平臺到橡膠頂高度不同，A相的高度很顯然超出了規定范圍。

3.3 故障分析

經細致分析得出：變壓器的絕緣數據處于正常范圍，變壓器的絕緣水平一直處于合格水平。從直流電阻測試能夠看出：A相繞組測試結果為斷線，其他相則都無事，再參照變形圖譜以及絕緣油色譜等等進行綜合分析得出：出現了線匝、線餅對地電弧擊穿故障問題。再結合后面的設備分解測量、檢查得出：引發主變故障的根本原因為：變壓器套管將軍帽出現了松動，無法密封，使得水體趁機而入，水體滲向套管，并集聚于變壓器繞組和引出線相接的地方，使得此處喪失了絕緣功能，而且因為之前做出多次合閘動作，期間出現了高頻過電壓，從而使得A相繞組出現了故障問題。而且檢查中發現A相繞組，自平臺到橡膠頂的高度也比B/C相都低出0.3mm，這就意味著其膠圈不具備充足的伸縮度，遇到陰雨天氣，套管里外壓力不等，從而使得水體趁機而入，滲入套管，從而影響其絕緣度，引發故障。

4 故障處理措施分析

4.1 切斷電源，集中檢查主變高壓套管的密封水平，將玻璃膠封住吊帽的外緣，以及螺絲所在處，以此來控制進水。

4.2 日后集中查看變壓器油的色譜，明確數據的走勢和特征，對應形成科學的檢修方法。

4.3 做好變壓器繞組變形檢測，測試數據記錄存檔，為后期的檢測提供依據。

結語

經過多年的探索與發展，我國電力系統供電服務水平已經獲得了顯著提升，供電安全度也獲得極大提高，然而，同世界水平相比依然存在差距，這就意味著我國電力系統依然面臨艱巨的電力系統維護任務，要掌握變電站故障的檢測方法，掌握先進的故障處理技術，從而支持變電站主變故障的診斷與處理，打造高水平的變電站。

[1]許永建.變壓器故障診斷技術研究[D].南京：南京理工大學，2010.

[2]馬西林，王光輝，李靖.110kV 變電站主變故障分析[J].河北工程技術高等專科學校學報，2010（02）：32-35.

[3]邢如遠，徐彥利.碎石樁復合地基載荷試驗P～S 曲線“階梯”現象的探討[J].巖土工程界，2007，10（09）：54-56.