某變電站1號主變輕瓦斯報警分析

巴桑次仁，宋云東，于在明

（1.國網西藏電力有限公司日喀則公司，西藏 日喀則 857000；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

某變電站1號主變輕瓦斯報警分析

巴桑次仁1，宋云東2，于在明2

（1.國網西藏電力有限公司日喀則公司，西藏 日喀則 857000；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

某變電站1號主變從2013年8月至2015年3月先后發生3次異常。前2次油中出現了乙炔，且總烴的絕對產氣速率大于注意值，運轉熱備用后發生氣體繼電器輕瓦斯報警。通過對1號主變3次異常狀況的分析，得到該主變輕瓦斯報警的原因，并提出了相應的處理建議，為變壓器運行及類似故障處理提供一定的參考。

輕瓦斯；報警；油色譜；變壓器

氣體繼電器又稱瓦斯繼電器，是油浸變壓器常用的一種保護裝置，能反映電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯或繞組受潮、過熱及局部放電等故障。氣體繼電器保護分輕瓦斯報警和重瓦斯跳閘2種保護方式［1-3］。

某變電站1號主變型號為SFPZ11-180000／220，出廠試驗及驗收試驗符合要求。投運至2015年先后發生3次異常：2013年8月6日變壓器總烴絕對產氣率大于注意值、2014年7月16日總烴絕對產氣速率大于注意值［4］、2015年3月19日輕瓦斯報警（截止到3月10日熱備用4個月）。

1 異常過程

1.1 第1次異常

2013年8月6日，1號主變油色譜在線監測數據顯示變壓器本體油中出現乙炔0.71 μL／L，變壓器油中首次出現乙炔且油中總烴含量比上次試驗數據增長1倍，總烴絕對產氣速率為47.8 mL／d，大于注意值。分析認為由于8月5日1號主變某線路發生近區雷擊跳閘，雷擊過電壓沖擊造成鐵芯與夾件間瞬間放電，后續一直監視運行［5-8］。

監視運行至2013年10月9日，無論是油色譜在線數據還是現場取油樣室內油色譜數據均穩定，無增長，在線數據乙炔含量由0.71 μL／L下降至0.68 μL／L，室內數據乙炔含量由0.63 μL／L下降至0.47 μL／L，油中乙炔含量呈下降趨勢，總烴含量基本穩定。現場取油樣試驗周期延長為每半個月取1次油樣，在線監測裝置仍然安排監視責任人，每天至少監視1次油色譜變化情況。后續油色譜數據無異常。

1.2 第2次異常

2014年5月20日，1號主變停電，繞組變形試驗及預試結果無異常。后續檢修試驗工區對油色譜試驗周期進行監視，無異常；變電運行工區巡視、測溫無異常。

7月10日，色譜在線監測發現乙炔和總烴量增長，7月16日現場取油樣試驗發現油中乙炔、總烴含量均有增長，比上次試驗增長近1倍，總烴絕對產氣速率109 mL／d，超過導則允許的注意值。7月8～17日在線監測數據如表1所示，現場數據如表2所示。

表1 第2次異常期間的在線監測數據（2014年）μL／L

表2 第2次異常期間的現場數據（2014年）μL／L

1.3 第3次異常

2015年3月19日，1號主變輕瓦斯報警（雙浮球瓦斯繼電器，主變已熱備用4個月），現場取油樣、氣樣數據如表3所示。變壓器本體油油色譜離線數據與在線數據無異常，但氣體繼電器中氣體可燃，氫氣含量為12 527.72 μL／L，放出氣體繼電器中的氣體后，繼續熱備用。

2 故障分類與判別

2.1 故障分類

a.過熱故障

根據故障溫度高低分為低溫過熱、中溫過熱及高溫過熱。單獨油裂解生成的氣體包括甲烷、乙烯和少量的乙烷、氫氣。在故障溫度不高的情況下，產生的氫氣、甲烷、乙烷較多；在故障嚴重或包括電場作用效應的情況下，可能產生乙炔。

b.放電故障

根據放電能量大小分為低能放電、弧光放電。在低能量放電下，絕緣油裂解產生氫氣、甲烷和少量的乙烯、乙炔。如果涉及到固體纖維素絕緣時，可能產生一氧化碳和少量二氧化碳。放點故障產生的主要氣體是氫氣，其總量可占總可燃氣的85%以上。在弧光放電情況下，絕緣油裂解主要產生氫氣和乙炔，還產生甲烷、乙烯和乙烷等氣體。

2.2 故障判別

利用產生氣體判斷故障的方法有TD圖法、羅杰斯四比值法、日本電協研法、IEC推薦的改良三比值法（以下簡稱改良三比值法）等，下面重點介紹改良三比值法。

2.2.1 改良三比值法的應用原則

a.利用各特征氣體含量的注意值或產氣速率的注意值為判據，判斷可能發生故障時，可用改良三比值法判斷變壓器的故障類型。即只有存在故障的變壓器才能用該方法判別，正常運行變壓器的絕緣油和瓦斯繼電器中的氣體不適用三比值法。

b.假如氣體的比值與以前不同，可能有新的故障重疊在老故障或正常老化上。在進行比較時，需要注意在同樣負荷及溫度等條件下在同樣位置取樣。

c.由于溶解氣體分析本身存在試驗誤差，導致氣體比值存在不確定性。在利用該方法判別設備故障性質時，應注意可能降低精確度的各種因素，尤其是正常值普遍較低的充油電壓互感器、電流互感器、套管。

2.2.2 改良三比值法的判別

a.計算乙炔／乙烯、甲烷／氫氣和乙烯／乙烷3對氣體的比值。

b.根據氣體的比值，按照表4的規則計算編碼值。

c.依據3對氣體編碼，在表5中查找變壓器故障類型，結合現場其他信息進一步綜合判斷可能發生故障的類型。

表3 輕瓦斯報警期間的油樣、氣樣數據μL／L

表4 編碼規則

表5 故障類型判斷方法

3 異常原因分析

3.1 第1次異常原因

第1次油色譜數據異常原因是由于2013年8月5日主變的某一出線發生近區雷擊跳閘，雷擊過電壓沖擊造成鐵芯與夾件間瞬間放電，放電過程產生乙炔及其他烴，導致油中出現乙炔，總烴的絕對產氣速率大于注意值。

3.2 第2次乙炔增長原因

2014年5月20日，主變停電預試，絕緣性能、直流電阻均合格，繞組變形試驗無異常，鐵芯接地電流在線監測無異常。近年主變沒有進行有載調壓，最大負荷約152 MVA，為額定容量的84%。

2014年6月27日，66 kV 1條出線曾發生一次線路跳閘，故障電流10 kA，跳閘后離線及在線油色譜數據正常。7月9日該主變停電處理隔離開關過熱，當天恢復送電經歷一次空載合閘沖擊。7月10日，本體油色譜異常。

通過對異常現象分析可知變壓器內部存在低能放電或局部過熱，但本次油色譜異常未見CO和CO2增長。因為變壓器在雷擊過電壓或空載合閘瞬間，變壓器內部金屬構件（如鐵芯對夾件、鐵芯油道間、夾件對地、鐵芯末屏對地等）間存在較大電位差，導致瞬間放電，從而產生乙炔和其他烴，造成本體出現乙炔，總烴的絕對產氣速率大于注意值。

3.3 瓦斯繼電器中氫氣產生及超標原因

經現場檢查，未發現漏油等其他異常現象，綜合所有數據分析：在運期間雷電沖擊、空載合閘沖擊過程產生了氫氣及其他烴，未溶解到油中的氫氣聚集在變壓器套管及升高座內。主變熱備用期間為秋、冬、春交替季節，溫差變化較大，前期運行過程殘存在變壓器套管、升高座等高處的氫氣逐漸從油中析出，聚集在雙浮球瓦斯繼電器內，造成輕瓦斯報警。

4 結論

a.1號主變輕瓦斯報警是由于在運期間聚集在變壓器套管及升高座內氫氣析出引起的。

b.輕瓦斯報警解除后，采取縮短離線取樣周期，設專人每天監測在線監測裝置，嚴密監視油中乙炔及其他烴的變化，確保變壓器的安全。

c.建議盡快選擇合適的時間，對該主變進行現場局放及繞組變形試驗，進一步確認變壓器內部是否存在電氣缺陷，如有異常應盡快返廠大修。

［1］ GB 6451—2008，油浸式電力變壓器技術參數和要求［S］.

［2］ DL／T 572—2010，電力變壓器運行規程［S］.

［3］ DL／T 596—1996，電力設備預防性試驗規程［S］.

［4］ DL／T 722—2004，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則［S］.

［5］ 王忠毅，嚴 平.主變輕瓦斯保護動作后的原因分析及處理［J］.高電壓技術，2005，31（5）：87-8.

［6］ 周志強，胡大偉，房震宇，等.運行中換流變壓器產氣故障分析［J］.東北電力技術，2014，35（12）：5-7.

［7］ 厲劼翀，周 寧，呂 彬.基于神經網絡、模糊理論的變壓器油中氣體診斷專家系統［J］.東北電力技術，2006，27（8）：25-28.

［8］ 尹彥民，聶振勇，叢曼穎.電力變壓器絕緣故障及防范措施［J］.東北電力技術，2010，31（3）：5-36.

The Analysis on Light Gas Alarm of No.1 Main Transformer in Given Substation

BASANG Ci?ren1，SONG Yun?dong2，YU Zai?ming2
（1.Xigaze Electric Power Co.，Ltd.，State Grid Tibet Electric Power Co.，Ltd.，Xigaze，Tibet 857000，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

No.1 transformer in given substation occurred to three anomalies from August 2013 to March 2015.The first two anomalies appeared acetylene in oil，and the absolute generation speeds of total hydrocarbon is greater than the value of the note.Light gas alarm of gas relay took place after running changed to hot spare.Through analyzing of the three anomalies，the reasons for light gas alarm with the transformer are obtained，and the corresponding treatment recommendation are proposed.The results in the paper may provide cer?tain reference value for transformer operation and troubleshooting similar faults.

Light gas；Alarm；Oil chromatogram；Transformer

TM586

A

1004-7913（2015）06-0038-03

巴桑次仁（1980—），男，本科，工程師，現從事高電壓技術相關的工作。

2015-04-02）