充油設備油色譜分析的案例分析

郭 江 鄧兆春 宗曉丹

（新疆油田分公司供電公司，新疆 克拉瑪依 834000）

大量實踐已經證明，在變壓器的故障診斷中，單靠電氣試驗的方法往往很難發現某些局部故障和發熱缺陷，而通過變壓器中氣體的油中色譜分析這種化學檢測的方法，對發現變壓器內部某些潛伏性故障及其發展程度的早期診斷非常靈敏有效。

1 克拉瑪依電網充油設備油樣色譜分析開 展現狀

截止2013年底，克拉瑪依電網全年購電量26.41億kW·h，售電量25.18 億kW·h，基本變容量1372 萬 kVA，配電變電器 10462 臺，總容量2013.811MVA 的區域油田和城市供電企業。從2001年開展變壓器（或互感器）油色譜分析工作以來，已對3000 多個油樣進行了色譜分析工作，目前主變本體油樣色譜分析監督對象的性能較好，見表1。

表1 近五年的充油設備油色譜分異常統計

在日常生產過程中，我們常常安排主變壓器本體和有載分解開關室同時取油，以防止變壓器有載分接開關油室密封不嚴滲入本體油箱造成誤判。從多年的油樣色譜分析實踐來看，主變壓器分接開關油室密封良好，至今未發現滲入變壓器本體油箱的現象發生。而互感器油樣異常較多，與我們多年來實行“狀態檢修”機制有關。主要是長期帶電運行、油質劣化、缺乏檢修所致。如20 世紀80年代建造的紅淺、百十一萬變電所110kV 互感器就存在這種現象。一般情況下，通過真空循環注油，或互感器注氮清洗后再真空注油，即可消除異常。而高能放電故障（有載分接開關除外）類型的油樣異常，需處理故障點后方可消除隱患。

2 變壓器（或互感器）油色譜分析診斷實例

2.1 氣站變電所35kVII 段PT 色譜分析數據如下述

表2 氣站變電所35kVII 段PT 油樣異常典型跟蹤數據

分析如下：

1）A 相互感器：色譜分析數據分析判斷：

C2H2/C2H4=0.68、CH4/H2=12、C2H4/C2H6=3.87、C2H6/CH4=0

以三比值法判斷，故障代碼為“122”，故障類型為電弧放電兼過熱；以四比值法判斷，故障代碼為“1010”，故障類型為循環電流及（或）連接點過熱。

2）B 相互感器：雖CO2單項數據超標，但，3＜CO2/CO＜7，應視為合格。

3）C 相互感器：用特征氣體法判斷，屬于油和紙過熱故障。

處理過程：對氣站變電所35kV II 段PT A、C相進行大修。在現場發現：A、C 相互感器PT 箱蓋以下各繞組引出線與導電桿也同樣存在接觸不良現象。同時A 相互感器aD-xD繞組引出二次線在穿過外圍絕緣檔板的根部有燒痕。A 相aD-xD繞組油浸紙絕緣燒損嚴重，已擴展到了a-x 繞組的絕緣，如圖1和圖2所示。

圖1 A 相繞組二次引出線根部外觀圖

圖2 A 相繞組開口三角形繞組外觀圖

2.2 主變壓器油樣色譜分析診斷實例

1）四號變電所2#主變故障分析報告

表3 四號變電所2#主變本體油樣 色譜分析數據跟蹤數據

以三比值法分析判斷：故障代碼為“022”，故障類型為高溫過熱（高于700℃）。初步推斷：分接開關接觸不良或引線夾板螺絲松動。以常規預防性試驗進行推論的判斷，對2#主變進行了直流電阻、變比等相關試驗。發現變壓器直流電阻測試數據異常。重復五遍，高壓繞組的線間直流電阻誤差均超過2%的標準要求。

經現場吊芯檢查：高壓側引出線與導電桿存在接觸不良現象，分接開關有明顯的接觸不良現象。如圖3和圖4所示。

圖3 分接開關動靜觸頭外觀圖1

圖4 分接開關動靜觸頭外觀圖2

2）百聯站變電所1#主變故障分析與處理

表4 百聯站變電所1#主變油樣色譜分析數據

CH4、C2H6、C2H4、總烴的相對產氣速率（%/月）超標；H2、CH4、C2H6、C2H4、總烴的絕對產氣速率（ml/h）也均顯示超標三比值顯示為高能放電。參考分析導則，推論為引線短路、繞組匝層間短路燒傷絕緣、分接開關電弧燒傷。2012年9月該主變停運，2013年吊芯檢查發現：35kV B 相分接開關滑片上部與一擋線圈抽頭片沒有完全合到位造成分接開關滑片上部與一擋線圈抽頭片接觸不良產生放電現象，造成35kV B 相分接開關滑片上部與一擋線圈抽頭片電弧燒傷。如圖5和圖6所示。

圖5 分接開關滑片上部與線圈抽頭接觸不良1

圖6 分接開關滑片上部與線圈抽頭接觸不良2

3 結論

1）對新投入的變電站（所），嚴把充油設備的油色譜分析驗收關。及時建立原始檔案和初始投運階段的色譜分析數據。嚴禁安裝單位未在安裝地點開展充油設備的油色譜分析，將生產廠家充油設備的油色譜分析報告作為安裝交接報告。

2）凡充油設備加油前，除了進行絕緣油的耐壓試驗外，還應進行油樣的色譜分析試驗。我們曾經 發現：雖然絕緣油的耐壓試驗合格，但所加油樣的總烴含量已達60ppm，或者氫氣含量達80ppm，造成了增加油樣跟蹤誤判的可能性。

3）從我們發現的充油設備油色譜分析實例來看，多為接觸不良現象。因此，建議電力檢修部門應將充油設備的各連接部位作為檢查重點，防患于未然。

4）互感器油中出現單純氫嚴重超標的現象較普遍。尤其是110kV 裝有金屬膨脹器的互感器中。相關資料表明：金屬膨脹器不銹鋼合金中含有催化元素。在電場作用下，含有象鎳一類催化元素的金屬與油接觸中可使某些如環已烷一類的烴發生脫氫反應。故建議設備制造廠家和電力檢修部門在生產、加工取樣閥時，應避免使用含有催化元素的材料。

5）目前的常規試驗項目與試驗周期存在時間間隔，它不能及時發現某些事故的先兆信息。建議增加有效、及時的監測手段，如變壓器油樣在線監測裝置。它能連續監測運行設備的內部動態，避免發生電弧性放電故障。便于掌握設備故障情況，利于安排設備檢修時間。

[1] 陳化鋼.電力設備預防性試驗技術問答[M].北京: 中國水利水電出版社,1998.

[2] 賈瑞君,范玉華,等.變壓器中溶解氣體分析和判斷導則[M].北京: 中國電力出版社,2001.

[3] 湯銘東,馮仲民,等.有載分接開關運行維修導則[M].北京: 中國電力出版社,1996.

[4] 李景祿,等.高壓電氣設備試驗與狀態診斷[M].北京: 中國水利水電出版社,2008.