基于油色譜分析的變壓器故障診斷與應(yīng)用

劉 艷

國網(wǎng)上饒供電分公司

引言

隨著智能化電網(wǎng)的發(fā)展，根據(jù)電網(wǎng)新設(shè)計(jì)、新技術(shù)和新設(shè)備技術(shù)要求，其檢測(cè)手段和試驗(yàn)方法也需要同步更新，新的檢測(cè)技術(shù)給傳統(tǒng)的試驗(yàn)分析帶來新的挑戰(zhàn)。在智能化電網(wǎng)發(fā)展的變革中，我們應(yīng)始終堅(jiān)持以精準(zhǔn)、科學(xué)有效的數(shù)據(jù)來“丈量”每一臺(tái)大型電力變壓器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，提升檢測(cè)流程，完善在線監(jiān)測(cè)管理，并依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)和企業(yè)規(guī)范，科學(xué)調(diào)配人力、資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“雙重化”規(guī)范管理，提升了設(shè)備檢測(cè)水平，同時(shí)也提高了檢測(cè)準(zhǔn)確率，并樹立了良好的企業(yè)形象。

1 .油色譜分析法

油色譜分析法油色譜分析以發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期潛伏性故障為主，是一種靈敏、有效的方法。變壓器發(fā)生局部放電、火花放電和電弧放電時(shí)都會(huì)伴隨過熱問題，必然會(huì)引起相應(yīng)的故障特征氣體產(chǎn)生。變壓器本體的健康狀況與油中的氣體含量密切相關(guān)，根據(jù)氣體含量診斷變壓器等充油電氣設(shè)備故障，防止設(shè)備事故于未然是極其重要的。判斷故障性質(zhì)最常用的是三比值法。

2 .背景分析

2.1 智能化電網(wǎng)狀態(tài)檢修管理的需要

近年來，隨著智能化變電站的逐步增多，工作任務(wù)越發(fā)繁重，根據(jù)國家電網(wǎng)公司關(guān)于進(jìn)一步提高用戶供電可靠性的要求，66kV及以上電壓等級(jí)的變電站均實(shí)現(xiàn)無人值守，傳統(tǒng)的周檢、月檢、季檢及臨時(shí)性抽檢模式已跟不上智能化電網(wǎng)狀態(tài)檢修試驗(yàn)步伐；如何提升油色譜監(jiān)督管理工作，實(shí)現(xiàn)充油設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可控、能控、在控，是新形勢(shì)下油色譜試驗(yàn)人員所面臨的新的挑戰(zhàn)。變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的推廣與應(yīng)用，加強(qiáng)絕緣油色譜離線與在線監(jiān)測(cè)一體化流程建設(shè)，為狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持。

2.2 傳統(tǒng)繁瑣的檢測(cè)流程工作效率低

傳統(tǒng)的檢測(cè)模式需要到現(xiàn)場(chǎng)采集油樣回到試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)、分析及資料收集，工作時(shí)間較長，試驗(yàn)周期較長，對(duì)于突發(fā)事件處理及故障原因分析存在缺陷；變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用，為提高工作效率，節(jié)約維護(hù)成本，不斷提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)的工作水平成為可能；一項(xiàng)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，必須采用先進(jìn)的管理模式，打破傳統(tǒng)工作模式，激發(fā)員工工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)提高充油設(shè)備內(nèi)部故障診斷精度。

3 .變壓器故障分析

變壓器導(dǎo)電部分故障主要包括引線與將軍帽接觸不良、引線與繞組焊接質(zhì)量不良、有載分接開關(guān)經(jīng)常動(dòng)作部件接觸不良或燒損、繞組變形、絕緣類故障。變壓器絕緣由絕緣紙、絕緣墊塊和絕緣油組成。當(dāng)變壓器內(nèi)部受潮或進(jìn)入雜質(zhì)時(shí)，絕緣材料將加速老化或裂解。在電或熱的作用下，固體絕緣材料主要分解為CO、CO2，而絕緣油主要分解為CH4、C2H6、C2H4，當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)會(huì)有較多的C2H2產(chǎn)生，油裂解還會(huì)伴隨著H2的增加。變壓器絕緣材料的故障發(fā)展較為緩慢，一般可通過色譜分析來及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

4 .油色譜分析的變壓器故障診斷與應(yīng)用

4.1 油樣跟蹤取樣

為進(jìn)一步確認(rèn)油色譜異常，2016年5月11日下午，對(duì)該變壓器本體油樣進(jìn)行復(fù)樣檢測(cè)，其結(jié)果與上午的跟蹤試驗(yàn)結(jié)果基本一致，但相比于2016年2月16日油樣跟蹤結(jié)果，各項(xiàng)特征氣體均出現(xiàn)了較大增長，其中C2H2、C2H4、總烴漲幅明顯，C2H2為19μL/L，C2H4為1 400μL/L，總烴為2 200μL/L，三比值為020，指示內(nèi)部可能存在低溫過熱故障，與螺絲松動(dòng)、鐵芯多點(diǎn)接地等有關(guān)。

4.2 吊芯檢查和缺陷處理

吊芯后，對(duì)變壓器各側(cè)繞組引出線連接處、繞組匝間絕緣、鐵芯、有載分接開關(guān)進(jìn)行了仔細(xì)檢查。

4.3 有載分接開關(guān)螺絲松動(dòng)

吊芯檢查過程中，發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓開關(guān)A4分接頭松動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行了拆解檢查、打磨、回裝緊固處理。之后，對(duì)整個(gè)有載開關(guān)連接螺絲均進(jìn)行了緊固檢查。

4.4 鐵芯移位與鐵軛絕緣距離不足

測(cè)量鐵芯絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)鐵芯對(duì)鐵軛有放電現(xiàn)象。經(jīng)檢查，該變壓器鐵芯出廠疊放不規(guī)整，部分外層硅鋼片突出變形，與鐵軛接觸，造成接地。鐵芯變形接地，構(gòu)成了鐵芯多點(diǎn)接地，鐵芯環(huán)流引起變壓器鐵芯過熱，局部過熱的長期作用加速變壓器油分解。對(duì)此，需重新解體變壓器疊放硅鋼片，由于現(xiàn)場(chǎng)大修無法實(shí)施，因此現(xiàn)場(chǎng)對(duì)絕緣低部位進(jìn)行墊絕緣紙板處理。

4.5 實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化

變壓器油色譜試驗(yàn)自上世紀(jì)八十年代推廣應(yīng)用以來，該技術(shù)已日趨成熟，而變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用，對(duì)該技術(shù)提出了新的要求，為更好將變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，提升變壓器油色譜試驗(yàn)管理水平，基于油氣化學(xué)監(jiān)督管理體系，確立在線監(jiān)測(cè)工作流程的建立。建立變壓器油試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，重點(diǎn)對(duì)異常工況前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，分析異常工況下對(duì)變壓器油及設(shè)備本體的影響，規(guī)范傳統(tǒng)檢測(cè)診斷方法中不科學(xué)的地方，使變壓器油試驗(yàn)更加科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、統(tǒng)一化；通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫的建立，解決了試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散等問題；完善充油設(shè)備運(yùn)行工況的收集整理，實(shí)現(xiàn)充油設(shè)備故障原因溯源。

4.5 快速檢測(cè)故障，準(zhǔn)確判斷原因

變壓器油色譜檢測(cè)體系建立后，首先應(yīng)用到220kV變壓器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)中，取得了較好的效果，如在某220kV變壓器油色譜異常分析中，通過離線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障性質(zhì)及嚴(yán)重程度，再通過在線監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)周期短這一特點(diǎn)，確定故障發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間段，一般這一時(shí)間可控制在24小時(shí)以內(nèi)，通過該變壓器24小時(shí)內(nèi)的運(yùn)行工況，準(zhǔn)確查明引發(fā)故障的主要原因，提高故障診斷正確率，使異常數(shù)據(jù)分析、診斷工作得到順利進(jìn)行。

[1]周國梁.油浸式電力變壓器絕緣故障分析和處理[J].通訊世界，2017(24)：197-198.

[2]紀(jì)梁洲，林曉.一起主變油色譜異常情況處理及分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48(23)：184+187.

[3]陸斌，劉鵬，陳潤晶.變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用與管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(30)：136-137.