绝缘油分析在变压器绝缘监督中的应用

龚奕宇,何正浩,鄢 阳,丁登伟,杨永辉,马啟潇

（1. 国网四川省电力公司电力科学研究院,成都 610072；2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学）,武汉 430074；3.国网电力科学研究院,武汉 430074）

1 简介

所谓变压器绝缘油，主要是指适用于变压器、电抗器、油开关、互感器、套管等充油电气设备之中，起绝缘冷却和灭弧作用的一类绝缘油品。变压器能否正常工作，主要依靠绝缘油的一些特性。一般来讲，变压器绝缘油具有下述三大功能[1]。（1）绝缘作用；（2）散热冷却作用；（3）灭弧作用。油品开始氧化后，变会含有一系列不稳定的过氧化物，变压器内纤维素材料很容易与这些过氧化物反应，生成氧化纤维素。氧化纤维素会引起绝缘材料的脆化，无法承受电压波的冲击[2]。

变压器工作时，若温度达到80度，绝缘材料发生老化，寿命变小。同时酸性物质会腐蚀金属材料，所得到的金属盐又加快了氧化。此外，酸自己就是氧化反应加速剂[3]。劣化的结果是生油，加快了绝缘材料的损耗，不利于散热，造成温度升高[4]。

2 变压器绝缘油性能诊断方法

这段时期内，为减弱上述现象的出现, 一些相关的技术研究有三个方面：添加部分常规的项目；监测糠醛的多少；研究先进的在线监测系统如下图1：

图1 变压器油色谱在线监测系统的工作图

3 绝缘油分析体系与计算机管理方法

绝缘油分析是一项基础性的管理工作，绝缘油分析工作的好坏，油质合格与否，将直接关系到电力系统用油设备的使用寿命和电力生产的安全经济运行。因此，十分急需构建完善的绝缘油分析管理系统。综合现场实际情况，提出绝缘油分析的综合管理的流程，即集变压参数、状态监测、历史数据、故障诊断为一体的流程，如图2所示。

图2 变压器绝缘油分析综合管理系统

龙泉变电站极I换流变Y/Y A相（编号：2001005，西变产）的换流变压器在2011年1月检修期间5月色谱监测结果显示总烃及乙炔含量均超标，故障仍为彻底解决，于2012年1月更换后退出运行，经检查和试验合格后在2013年3月再次投入运行，在以后的运行跟踪中，相关参数正常。该换流变压器色谱的监测数据如下表1所示。

表1 变压器油色谱主要监测数据

从上表中可发现，总烃含量均不正常，故障气体多为CH4和C2H4，C2H2含量很少，可得知此处有过热性故障。以2007年8月9日的数据为例，计算三比值为：

编码为(0，2，2)可知此为“高于700℃的高温过热故障”，计算热点温度：

所得的数和三比值的分析类似，也证明分析的正确性为“高于700℃的高温过热故障”。

2006年5月和12月，ABB对其进行了两次检验处理。阀侧套管检查如图4、5和6所示：对a、b套管的导电铜杆接触表面、套管油纸绝缘、均压球连接部位、CT等作检查，发现a、b套管的导电铜杆表面均有少许白色油漆物。

图3 a套管的导电铜杆接触表面图4 b套管的导电铜杆接触表面图5 更换极性开关触头的位置

故障分析：变压器工作时，产生的故障大部分为过热性故障和高能放电性故障。电弧放电的电流大小不同，产生的特征气体不同。过热性故障时常发生，危害性看似不大，其发展后果比较严重，会造成绝缘劣化和热解。

高能量放电也称电弧放电，此类故障产生的大量气体主要是乙炔和氢等，无法在油中溶解会造成瓦斯动作。而低能量放电常为火花放电，产生的主要是乙炔和氢，不过因为能量较小，总烃都比较低。

4 总结

本文主要总结了换流变压器中的绝缘油的诊断析方法，针对目前绝缘油分析方法管理中存在的问题，梳理试验方法，并结合现场换流变故障实例，提出有效的绝缘油分析管理体系。总结如下：

（1）阐述了绝缘油的主要功能、特性并对其意义进行了分析，绝缘油在运行的过程中由于受到外界作用会发生氧化、裂解与碳化等反应，使油发生劣化，绝缘纸老化，因此从绝缘油的状况可以分析出变压器是否存在绝缘缺陷及缺陷的性质，并重点总结了引起绝缘油质量变化的主要因素。

（2）阐述了变压器绝缘油综合分析系统的构建意义，提出绝缘油分析的综合管理的流程，即集变压器参数、状态监测、历史数据、故障诊断为一体的流程，并详细描述了系统的管理模式；

（3）结合绝缘油分析管理体系，通过绝缘油分析试验，发现变压器内部绝缘故障的实例进行判断分析，并对变压器故障诊断方法进行了总结。

[1]姚志敏.电力变压器安装调试运行技术要求分析[J]. 民营科技，2011(11):18-19 .

[2]KaldisSP，Kapantaidakis GC， Sakellaropoulos P.Simulation of Multicomponent Gas Separation in a Hollow Fiber Membraneby Orthogonal Collocation-hydrogen Recovery from Refinery Gases. Journal of Membrane Science [J]. 2012,173:61-71.

[3]Arquharson R F，Improving Substation Reliability with On-Line Transformer Monitoring,2012 T&D World Expo Conference[C].April 7-9.2012.

[4]曹小虎,曹小龙,梁晓焱.电力设备绝缘油的检验[J].机械研究与应用，2013(02):114-116 .

[5]Petr Tobisika, Olivier Hugon, Alain Trouillet, Henri Gagnaire.An Integrated Optic Hydrogen Sensor Based on SPR on Palladium. Sensors and Actuators[J]. 2013:168-17.