基于油中溶解氣體分析發現并處理變壓器內部放電故障的方法研究

薛立峰 劉宏

摘要：本文主要闡述了一起 110kV 變壓器本體內部存在放電故障的原因分析及處理經過。本文從油中溶解氣體色譜試驗數據 著手分析故障原因，首先利用三比值法判斷故障性質，通過計算絕對產氣速率了解故障發展速度，再結合電氣試驗結果以及 變壓器吊罩檢查情況綜合分析，對故障原因做出科學合理判斷。

關鍵詞：色譜分析；變壓器；潛伏性故障；診斷

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0339-01

引言

變壓器是發電廠和變電站的主要設備之一，目前電力系統中的

大型變壓器以油浸式為主，大多以精煉礦物油作為絕緣和冷卻的介 質。變壓器在運行過程中，由于受到熱、電和機械應力等作用，導 致變壓器中的絕緣油和絕緣紙熱裂分解，產生氫氣、低分子烴類、 一氧化碳、二氧化碳以及游離碳等分解產物，這些分解產物會溶于 油中。變壓器正常運行情況產生的氣體非常少，幾乎不會產生乙炔， 但是當變壓器內部出現故障時，產氣量和產氣速率則十分明顯，并 且不同類型的故障及不同嚴重程度的故障產生氣體的類型和濃度是 不盡相同的。而變壓器油中溶解氣體分析就是根據氣相色譜方法獲 得油中各種特征氣體的濃度，然后根據獲得的各種氣體濃度，判斷 故障類型、發展速度以及故障點位置等故障信息。由于油中溶解氣 體分析方法對于判斷慢性潛伏性故障十分有效，并且可以在故障早 期靈敏的檢出故障，且實施過程中無需停運變壓器，非常便利，所 以在變壓器運維中得到廣泛應用。

1.設備概況

某 110kV 變壓器型號為 SSZ11-50000/110，容量 16000KVA，油

重 11 噸，2006 年 3 月投入運行，歷年電氣試驗、變壓器油常規和 色譜檢測正常。2017年3月18日例行取樣分析發現氫氣含量373.75 μL/L、乙炔含量 88.87μL/L、總烴含量317.20μL/L，均超過運行 中設備油中氣體含量注意值（運行中設備油中氣體含量注意值：氫 氣 150μL/L、乙炔5μL/L、總烴150μL/L）。由于該變壓器所帶負 荷為重要負荷，在完成負荷轉移前不能停電，所以在停電前對變壓 器油進行跟蹤分析，以隨時掌握變壓器故障發展情況，色譜跟蹤數 據如表1所示。

2.色譜數據分析處理

2.1利用三比值法判斷故障類型

用3 月18 日數據進行三比值計算，得出編碼101，指示該變壓

器內部存在電弧放電故障。3 月 19 日、21 日、26 日數據計算三比 值，編碼依然為101，說明故障類型沒有改變，也沒有新的故障產生。

2.2以一氧化碳、二氧化碳為特征量診斷故障

二氧化碳與一氧化碳比值明顯大于 2，并且一氧化碳無明顯增

長，所以不涉及絕緣紙分解故障。 2.3故障嚴重程度診斷

用18日和26日數據計算，總烴的絕對產氣速率達到342mL/d、 氫氣絕對產氣速率達到 298mL/d、乙炔絕對產氣速率達到 7mL/d，遠 大于運行中設備油中溶解氣體絕對產氣速率注意值（絕對產氣速率 注意值：總烴為 12mL/d、氫氣為 10mL/d、乙炔為 0.2mL/d），說明 氣體產生很快，需盡快停電處理。

2.4擬采取的措施

通過 8 天的色譜跟蹤分析，判斷該變壓器內部存在發展較快的 放電故障。變壓器電弧放電一般發生在線圈匝、層間短路、相間短 路，分接頭引線油隙閃絡、引線對箱殼放電、線圈斷線、引線對其 他接地放電、分接開關飛弧、環電流引起飛弧等。由于一氧化碳、 二氧化碳含量增長不是特別快，所以排除了匝間短路的可能性，同 時向運維人員確認，有載調壓油位低于變壓器本體油位，所以也排 除了有載調壓滲漏的可能，所以最終確認變壓器本體內部放電故障，

建議在具備停電條件時應盡快停電檢查處理。 3.變壓器電氣試驗結果

27日該變壓器停電后進行了電氣試驗。在進行直流電阻試驗時， 35kV 中壓側A、B、C三相對中性點直流電阻 1、2、3、4、5檔位直 阻無窮大，相間直流電阻三相平衡，根據直流電阻試驗結果初步判 斷主變35kV中性點引流線斷線。

4.變壓器吊罩檢查結果

28 日對該變壓器進行了吊罩檢查，發現 35kV 中性點引線對外

殼放電后熔斷，圖一為該變壓器中性點引線熔斷及對外殼放電后的 圖片。

5.故障處理

確定故障點后，檢修人員對該變壓器 35kV 引流線進行了焊接處

理，并采取措施確保引流線對主變箱體留有足夠的安全距離，同時 對其它導電體進行了檢查，在回裝時按照規范要求進行了安裝。同 時對變壓器鐵芯繞組等部位進行熱油噴淋處理，油樣檢驗結果符合 規定，通過大修后試驗確定各項數據合格，變壓器符合投運條件， 可以送電。變壓器帶電運行后，在運行4 天、10 天、30 天和半年時 取油樣進行色譜分析，未發現異常情況。

結語

變壓器典型故障包括局部放電、低能量放電、高能量放電及過

熱故障。通過對變壓器絕緣油中溶解氣體色譜分析方法，能非常靈 敏有效的及早發現變壓器內部存在的潛伏性故障及其發展程度，是 其他電氣試驗方法不可替代和比擬的。因此，為防患未然，我們不 但要堅持做好化學、電氣性能等專業技術監督和狀態檢修工作、及 時掌握設備健康運行狀況，還要加強變壓器選型、監造、安裝、驗 收、維護全過程管理，確保安裝使用設計合理、質量合格的變壓器， 從根本上保證電氣設備、電網安全穩定運行。

參考文獻

[1]DL/T722-2017《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》，

中國電力出版社