某变电站1号主变轻瓦斯报警分析

巴桑次仁，宋云东，于在明

（1.国网西藏电力有限公司日喀则公司，西藏 日喀则 857000；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

某变电站1号主变轻瓦斯报警分析

巴桑次仁1，宋云东2，于在明2

（1.国网西藏电力有限公司日喀则公司，西藏 日喀则 857000；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

某变电站1号主变从2013年8月至2015年3月先后发生3次异常。前2次油中出现了乙炔，且总烃的绝对产气速率大于注意值，运转热备用后发生气体继电器轻瓦斯报警。通过对1号主变3次异常状况的分析，得到该主变轻瓦斯报警的原因，并提出了相应的处理建议，为变压器运行及类似故障处理提供一定的参考。

轻瓦斯；报警；油色谱；变压器

气体继电器又称瓦斯继电器，是油浸变压器常用的一种保护装置，能反映电力变压器油位下降、绝缘击穿、铁芯或绕组受潮、过热及局部放电等故障。气体继电器保护分轻瓦斯报警和重瓦斯跳闸2种保护方式［1-3］。

某变电站1号主变型号为SFPZ11-180000／220，出厂试验及验收试验符合要求。投运至2015年先后发生3次异常：2013年8月6日变压器总烃绝对产气率大于注意值、2014年7月16日总烃绝对产气速率大于注意值［4］、2015年3月19日轻瓦斯报警（截止到3月10日热备用4个月）。

1 异常过程

1.1 第1次异常

2013年8月6日，1号主变油色谱在线监测数据显示变压器本体油中出现乙炔0.71 μL／L，变压器油中首次出现乙炔且油中总烃含量比上次试验数据增长1倍，总烃绝对产气速率为47.8 mL／d，大于注意值。分析认为由于8月5日1号主变某线路发生近区雷击跳闸，雷击过电压冲击造成铁芯与夹件间瞬间放电，后续一直监视运行［5-8］。

监视运行至2013年10月9日，无论是油色谱在线数据还是现场取油样室内油色谱数据均稳定，无增长，在线数据乙炔含量由0.71 μL／L下降至0.68 μL／L，室内数据乙炔含量由0.63 μL／L下降至0.47 μL／L，油中乙炔含量呈下降趋势，总烃含量基本稳定。现场取油样试验周期延长为每半个月取1次油样，在线监测装置仍然安排监视责任人，每天至少监视1次油色谱变化情况。后续油色谱数据无异常。

1.2 第2次异常

2014年5月20日，1号主变停电，绕组变形试验及预试结果无异常。后续检修试验工区对油色谱试验周期进行监视，无异常；变电运行工区巡视、测温无异常。

7月10日，色谱在线监测发现乙炔和总烃量增长，7月16日现场取油样试验发现油中乙炔、总烃含量均有增长，比上次试验增长近1倍，总烃绝对产气速率109 mL／d，超过导则允许的注意值。7月8～17日在线监测数据如表1所示，现场数据如表2所示。

表1 第2次异常期间的在线监测数据（2014年）μL／L

表2 第2次异常期间的现场数据（2014年）μL／L

1.3 第3次异常

2015年3月19日，1号主变轻瓦斯报警（双浮球瓦斯继电器，主变已热备用4个月），现场取油样、气样数据如表3所示。变压器本体油油色谱离线数据与在线数据无异常，但气体继电器中气体可燃，氢气含量为12 527.72 μL／L，放出气体继电器中的气体后，继续热备用。

2 故障分类与判别

2.1 故障分类

a.过热故障

根据故障温度高低分为低温过热、中温过热及高温过热。单独油裂解生成的气体包括甲烷、乙烯和少量的乙烷、氢气。在故障温度不高的情况下，产生的氢气、甲烷、乙烷较多；在故障严重或包括电场作用效应的情况下，可能产生乙炔。

b.放电故障

根据放电能量大小分为低能放电、弧光放电。在低能量放电下，绝缘油裂解产生氢气、甲烷和少量的乙烯、乙炔。如果涉及到固体纤维素绝缘时，可能产生一氧化碳和少量二氧化碳。放点故障产生的主要气体是氢气，其总量可占总可燃气的85%以上。在弧光放电情况下，绝缘油裂解主要产生氢气和乙炔，还产生甲烷、乙烯和乙烷等气体。

2.2 故障判别

利用产生气体判断故障的方法有TD图法、罗杰斯四比值法、日本电协研法、IEC推荐的改良三比值法（以下简称改良三比值法）等，下面重点介绍改良三比值法。

2.2.1 改良三比值法的应用原则

a.利用各特征气体含量的注意值或产气速率的注意值为判据，判断可能发生故障时，可用改良三比值法判断变压器的故障类型。即只有存在故障的变压器才能用该方法判别，正常运行变压器的绝缘油和瓦斯继电器中的气体不适用三比值法。

b.假如气体的比值与以前不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化上。在进行比较时，需要注意在同样负荷及温度等条件下在同样位置取样。

c.由于溶解气体分析本身存在试验误差，导致气体比值存在不确定性。在利用该方法判别设备故障性质时，应注意可能降低精确度的各种因素，尤其是正常值普遍较低的充油电压互感器、电流互感器、套管。

2.2.2 改良三比值法的判别

a.计算乙炔／乙烯、甲烷／氢气和乙烯／乙烷3对气体的比值。

b.根据气体的比值，按照表4的规则计算编码值。

c.依据3对气体编码，在表5中查找变压器故障类型，结合现场其他信息进一步综合判断可能发生故障的类型。

表3 轻瓦斯报警期间的油样、气样数据μL／L

表4 编码规则

表5 故障类型判断方法

3 异常原因分析

3.1 第1次异常原因

第1次油色谱数据异常原因是由于2013年8月5日主变的某一出线发生近区雷击跳闸，雷击过电压冲击造成铁芯与夹件间瞬间放电，放电过程产生乙炔及其他烃，导致油中出现乙炔，总烃的绝对产气速率大于注意值。

3.2 第2次乙炔增长原因

2014年5月20日，主变停电预试，绝缘性能、直流电阻均合格，绕组变形试验无异常，铁芯接地电流在线监测无异常。近年主变没有进行有载调压，最大负荷约152 MVA，为额定容量的84%。

2014年6月27日，66 kV 1条出线曾发生一次线路跳闸，故障电流10 kA，跳闸后离线及在线油色谱数据正常。7月9日该主变停电处理隔离开关过热，当天恢复送电经历一次空载合闸冲击。7月10日，本体油色谱异常。

通过对异常现象分析可知变压器内部存在低能放电或局部过热，但本次油色谱异常未见CO和CO2增长。因为变压器在雷击过电压或空载合闸瞬间，变压器内部金属构件（如铁芯对夹件、铁芯油道间、夹件对地、铁芯末屏对地等）间存在较大电位差，导致瞬间放电，从而产生乙炔和其他烃，造成本体出现乙炔，总烃的绝对产气速率大于注意值。

3.3 瓦斯继电器中氢气产生及超标原因

经现场检查，未发现漏油等其他异常现象，综合所有数据分析：在运期间雷电冲击、空载合闸冲击过程产生了氢气及其他烃，未溶解到油中的氢气聚集在变压器套管及升高座内。主变热备用期间为秋、冬、春交替季节，温差变化较大，前期运行过程残存在变压器套管、升高座等高处的氢气逐渐从油中析出，聚集在双浮球瓦斯继电器内，造成轻瓦斯报警。

4 结论

a.1号主变轻瓦斯报警是由于在运期间聚集在变压器套管及升高座内氢气析出引起的。

b.轻瓦斯报警解除后，采取缩短离线取样周期，设专人每天监测在线监测装置，严密监视油中乙炔及其他烃的变化，确保变压器的安全。

c.建议尽快选择合适的时间，对该主变进行现场局放及绕组变形试验，进一步确认变压器内部是否存在电气缺陷，如有异常应尽快返厂大修。

［1］ GB 6451—2008，油浸式电力变压器技术参数和要求［S］.

［2］ DL／T 572—2010，电力变压器运行规程［S］.

［3］ DL／T 596—1996，电力设备预防性试验规程［S］.

［4］ DL／T 722—2004，变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］.

［5］ 王忠毅，严 平.主变轻瓦斯保护动作后的原因分析及处理［J］.高电压技术，2005，31（5）：87-8.

［6］ 周志强，胡大伟，房震宇，等.运行中换流变压器产气故障分析［J］.东北电力技术，2014，35（12）：5-7.

［7］ 厉劼翀，周 宁，吕 彬.基于神经网络、模糊理论的变压器油中气体诊断专家系统［J］.东北电力技术，2006，27（8）：25-28.

［8］ 尹彦民，聂振勇，丛曼颖.电力变压器绝缘故障及防范措施［J］.东北电力技术，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，工程师，现从事高电压技术相关的工作。

2015-04-02）