變壓器內(nèi)部故障的色譜分析判斷處理案例

案例： 結(jié)合對(duì)謝家河變電站 1 # 主變進(jìn)行的色譜監(jiān)督工作成功避免了變壓器燒毀的設(shè)備損壞事故，說(shuō)明了利用氣相色譜分析技術(shù)檢測(cè)充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障是有效的。

•  前 言

早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)變壓器等充油電氣設(shè)備潛伏性內(nèi)部故障對(duì)于電力生產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，防止事故發(fā)生和擴(kuò)大，有著極為重要的作用。氣相色譜分析技術(shù)具有分析速度快、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。利用氣相色譜法分析充油電氣設(shè)備絕緣油中溶解氣體含量，定期對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部早期潛伏性故障并對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行跟蹤分析，掌握故障發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)進(jìn)行檢查處理，防止事故發(fā)生，確保充油電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，在今后的狀態(tài)檢修工作中將起到越來(lái)越重要的作用。

•  分析過(guò)程

滇中電業(yè)局 220KV謝家河變電站是滇中電網(wǎng)的樞紐站，承擔(dān)著電網(wǎng)內(nèi)80%以上的負(fù)荷。容量為150MVA的謝家河變 1 # 主變是該局容量大的變壓器。2000年1月10日色譜分析發(fā)現(xiàn)其總烴超標(biāo)，總烴為385×10 -6 L/L，應(yīng)用三比值法進(jìn)行判斷，三比值編碼：022，故障性質(zhì)為高于700℃以上的高溫過(guò)熱。

經(jīng)過(guò)縮短試驗(yàn)周期進(jìn)行多次取樣分析，證明該設(shè)備總烴超標(biāo)呈緩慢上升趨勢(shì)，并且氣體含量隨著主變負(fù)荷的增加而增加，隨著主變負(fù)荷的降低而減少，呈現(xiàn)一定的規(guī)律變化，沒有明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

相應(yīng)的電氣試驗(yàn)、紅外成像儀測(cè)溫也沒有發(fā)現(xiàn)異常，只是變壓器上蓋與底座的連片上用鉗形電流表測(cè)出的電流有 100A左右，超出正常運(yùn)行值，初步判斷是鐵芯上夾件緊固件與變壓器外殼接觸，鐵芯與變壓器外殼形成較大的環(huán)流，產(chǎn)生過(guò)熱。2000年7月10日變壓器退出運(yùn)行，進(jìn)行相應(yīng)的電氣試驗(yàn)，電氣試驗(yàn)合格。其他檢查也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的故障點(diǎn)，初步判斷的故障部位*跡象，故障點(diǎn)難以找到，于是僅對(duì)鐵芯上夾件緊固件部分和套管引線接頭進(jìn)行處理并對(duì)變壓器油進(jìn)行脫氣處理后于2000年7月19日投入運(yùn)行。

變壓器投入運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)不間斷的色譜分析， 12月19日色譜分析結(jié)果總烴再次超標(biāo)，應(yīng)用三比值法進(jìn)行判斷，三比值編碼：022，故障性質(zhì)為高于700℃以上的高溫過(guò)熱。再次取樣分析仍然是總烴超標(biāo)。連續(xù)分析總烴含量呈緩慢上升趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)變壓器運(yùn)行情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該變壓器平時(shí)的運(yùn)行負(fù)荷都在 45—65MVA之間，zui高時(shí)也只到90MVA，僅有額定負(fù)荷的2/3，于是增加該變壓器的運(yùn)行負(fù)荷，在負(fù)荷高峰時(shí)取樣分析。2月13日上午主變?cè)黾又翝M負(fù)荷后，分別于上午、下午、晚上在負(fù)荷高峰時(shí)取樣分析，發(fā)現(xiàn)乙炔同時(shí)超標(biāo)；2月13日晚取樣后將變壓器負(fù)荷降低，連續(xù)取樣分析，總烴增加，乙炔降低；2月21日上午取樣分析發(fā)現(xiàn)乙炔含量迅速上升到44.5×10 -6 L/L ，氫氣超標(biāo)，總烴增加，應(yīng)用三比值法進(jìn)行判斷，三比值編碼： 102，故障性質(zhì)為高能量的電弧放電，下午再次取樣分析，乙炔含量仍然是41.8×10 -6 L/L ，說(shuō)明變壓器故障性質(zhì)已經(jīng)從高溫過(guò)熱發(fā)展到高能量的電弧放電。

將變壓器退出運(yùn)行后，進(jìn)行電氣試驗(yàn)，電氣試驗(yàn)其他項(xiàng)目與上次試驗(yàn)結(jié)果變化不大，只有 110KV 側(cè)直流電阻測(cè)試各相繞阻電阻相互間的差別遠(yuǎn)大于三 相 平均值 2% 的標(biāo)準(zhǔn)，其中 B 相線圈直流電阻值較大，初步認(rèn)為是 110KV B 相線圈存在故障，通過(guò)電氣試驗(yàn)縮小了故障的查找范圍。

•  故障檢查情況

經(jīng)過(guò)吊罩檢查， 3月15日在吊出110KV B相線圈，拆出圍屏后，發(fā)現(xiàn)線圈中部有大量燒熔的銅珠和碳粒，在線圈第四十匝換位處有大片燒黑的痕跡，還有一塊長(zhǎng)約4—5cm的燒熔的銅珠，剝開故障點(diǎn)檢查，其原因?yàn)樵验g短路形成電弧放電。該線圈的每一匝由兩根扁銅導(dǎo)線迭繞組成，其中一匝的一根已斷，另一根已燒損近2/3， 另 一匝燒斷一根，相鄰絕緣紙大面積碳化。若不及時(shí)退出運(yùn)行進(jìn)行處理，導(dǎo)線*燒斷后，故障將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重?zé)龤А?/p>

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步分析，認(rèn)定故障不是由換位焊接點(diǎn)焊接質(zhì)量所致（焊接點(diǎn)清晰可見，焊疤良好），有兩種可能：一是由金屬異物造成的匝間短路，因線圈之間靠的較緊，此金屬異物可能是在線圈組裝時(shí)已留下，變壓器投運(yùn)后在電磁震動(dòng)力的作用下， 此異物作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，破壞了 與之連接的相鄰線圈絕緣，后導(dǎo)致?lián)舸┓烹?，且前期的放電屬間歇性，并有高溫產(chǎn)生，對(duì)該變壓器增加負(fù)荷時(shí)，在較大的負(fù)荷電流作用下，故障點(diǎn)溫度持續(xù)升高，當(dāng)匝間絕緣全部碳化即形成匝間擊穿短路；第二種可能是導(dǎo)線原已受損（機(jī)械外力破壞），且其導(dǎo)電性能已較差（當(dāng)其接觸面積減少到 1/2至1/4時(shí)，檢查其直流電阻是不可能被發(fā)現(xiàn)的）而在出廠和交接試驗(yàn)時(shí)，未能檢出。運(yùn)行后在負(fù)荷電流的作用下，該點(diǎn)產(chǎn)生了持續(xù)性的過(guò)熱，但因負(fù)荷不大，一直處于過(guò)熱狀態(tài)。在負(fù)荷大幅上升后，該點(diǎn)過(guò)熱加劇并首先熔斷引弧，但其弧光能量較小，在油流方向的作用下，以及斷口的形狀，此電弧更多的對(duì)另一匝線圈產(chǎn)生作用，直至其間兩層絕緣碳化后擊穿形成匝間短路?，F(xiàn)故障點(diǎn)已找到，具體原因仍在進(jìn)一步分析中。該變壓器故障消除后到現(xiàn)在一直正常運(yùn)行。

利用色譜連續(xù)跟蹤分析，在故障有明顯變化時(shí)，及時(shí)將變壓器退出運(yùn)行，成功地避免了一起大型變壓器燒毀的重大設(shè)備損壞事故，甚至是電網(wǎng)事故。這次故障的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理，充分說(shuō)明了利用氣相色譜分析技術(shù)檢測(cè)充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障是非常有效的方法，同時(shí)也為狀態(tài)檢修工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。