一起550 kV变压器绝缘故障的分析与处理

张 晋，梁基重，赵 淼

（1.国网北京市电力公司，北京 100031；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；3.国网黑龙江省电力公司电力科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150030）

一起550 kV变压器绝缘故障的分析与处理

张 晋1，梁基重2，赵 淼3

（1.国网北京市电力公司，北京 100031；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；3.国网黑龙江省电力公司电力科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150030）

通过油中溶解气体跟踪分析发现某550 kV变压器乙炔含量突然快速增长。结合历史运行工况及测试数据综合分析，判定其内部存在低能量裸金属放电，故障未涉及固体绝缘。将主变返厂吊罩，查明变压器运行异常主要由高压引线装置支撑衬条缺失引起，并提出了相应处理措施，保障了变压器的安全可靠运行。

油中溶解气体；550 kV变压器；快速增长；裸金属放电

0 引言

变压器是电力系统中重要设备之一，其健康水平关系到整个电网的安全稳定运行[1]。大量的研究及实践表明，变压器内部发生故障时，变压器油会分解出不同的气体。因此，通过分析变压器油中溶解气体能够有效地判断变压器潜伏故障类型及严重程度[2-5]。本文通过对某550 kV主变压器的油中溶解气体跟踪分析和高压电气试验，判断变压器内部存在低能量金属性放电，通过返厂吊罩查明了缺陷的原因，修复后重新投运，该主变压器目前运行情况良好。

1 主变基本情况

某发电厂变压器组为奥地利ELIN公司产品，三相分体式布局，型号为TEQ-205A44DgK-99，额定容量为3×210MVA，高压侧额定电压530/-2×2.5%kV，1987年出厂，1991年11月投产。曾在1997年9月15日因机组启动时非同期并网造成该主变A相损坏，随后返厂大修，更换全部高低压绕组。1998年8月19日修后试验全部合格并恢复运行，重新投产后，于2001年7月13日检出乙炔含量为1.67×10-6，但未查出原因。长期进行油中溶解气体跟踪，截止2013年中旬，连续跟踪检测12年，乙炔含量未发现大幅度增长，主变压器油中乙炔含量长期维持在2.0×10-6～5.0×10-6之间。在2013年8月24日油色谱跟踪测试发现乙炔含量较上次有较大增长，引起了试验人员注意。

2 变压器试验情况

2.1 油色谱数据分析

对主变油中溶解气体浓度进行了持续监测，结合溶解气体浓度历史数据进行分析，油色谱数据见表1。油中气体总烃相对增长速率大于10%，根据三比值法和特征气体法[6-7]，故障编码为2 0 0，结合特征气体中乙烯没增长，判断变压器存在低能量放电。异常发生前，变压器油内乙炔、氢气等特征气体和总烃一直稳定，变压器运行正常。2013年7月至8月间，变压器油内总烃、乙炔、氢气有明显增长，乙炔含量从不足5×10-6增至15.80×10-6，判断该变压器内存在不连续放电。特征气体明显增长时，CO、CO2稳定，初步判断该变压器缺陷没有涉及固体绝缘，属于裸金属放电。裸金属放电的可能原因有电位悬浮、电场畸变等。根据以上分析，缺陷定性应属于不连续的低能量裸金属放电。

2.2 高压电气试验

根据变压器油色谱分析结果，发现油中溶解气体不断增多，乙炔含量明显增长，为防止变压器内部异常事故发生，决定对主变进行停电诊断试验。主变停电诊断试验进行了绕组绝缘电阻、绕组直流泄漏电流、绕组变比、绕组直流电阻、绕组介质损耗和电容量测试等试验项目，试验数据未显示异常。为进一步检测变压器主绝缘状态，进行了主变局部放电测量检测。

表1 2013年6月-8月主变油中溶解气体浓度（×10-6）

局部放电测量检测过程中，试验电压升到1.3Um/时，局放量在200～300 pC；试验电压升高到约1.4Um/时高压端局放量达1 000 pC，放电量未随加压时间明显变化。5min后电压继续升到1.5Um/，放电量明显增加，达到3 000 pC。变压器投运以来油中断续产生乙炔，综合考虑油色谱监测历史情况和异常分析结果，决定对变压器进行返厂解体检查。

3 返厂检查及缺陷处理

解体检查过程中，发现高压套管尾部与引线连接部位均压球对应的波纹盘、角环上面有小面积黑迹，如图1、图2所示。同时发现出线装置绝缘管缺少支撑衬条，为了复原变压器的正常运行状态，临时在绝缘管处用6块垫块垫衬，如图3所示。在变压器修理过程中对上述问题进行了修复。

图1 波纹盘上局部变黑

图2 角环上的黑迹

图3 绝缘管增加临时垫块

其余问题还包括：变压器上轭铁芯整级离缝间隙较大，最大级8mm左右，其余各级普遍存在离缝过大问题（厂家技术人员确认离缝间隙较大不会影响变压器运行，但可能增加变压器空载损耗）；变压器A柱出线角环破损；变压器低压软连接片间开焊现象严重，部件有变色现象，安装方式存在异常等。对所有发现问题进行了集中处理，并在安装时重新叠装了上轭铁芯硅钢片，加装了出线装置绝缘管支撑衬条，对出线角环及低压软连接片进行了更换。

4 大修后试验情况

缺陷处理后对变压器进行了油色谱和电气试验，试验遵照如下原则进行处理：除了在绝缘试验前进行油色谱分析外，在局部放电试验后12 h取油样测试分析，并在不同部位进行取样；为更好地考核设备的绝缘状况且不至于让设备绝缘破坏，雷电、操作冲击试验电压按照额定85%执行；根据特征气体含量，判断变压器返厂前发生了局部放电。因此，在局部放电试验时，要缓慢升压，持续监测局部放电量的变化。

电气试验项目包括绕组变比试验及联结组标号测定、直流电阻测定、绝缘电阻测试、绕组介质损耗和电容量测定、直流泄漏电流试验、空载损耗和空载电流试验、负载损耗和短路阻抗试验、外施工频耐压试验、感应耐压试验及局部放电测量（雷电操作冲击前后均进行）、操作冲击试验、雷电冲击试验。电气试验及试验前后的油色谱分析均合格。

5 故障原因分析

根据油色谱数据及返厂解体分析，判定该变压器乙炔含量突增是由出线装置引起，变压器整体出线装置由于均压管安装时遗漏、或在运行中支撑脱落，造成均压管整体下垂，引起绝缘的电场的畸变。在长期的畸变电场作用下，均压管外绝缘逐步被极化、并产生沿面放电，同时导致变压器油劣化，使局部沿面放电逐步加剧，直至出线装置整体烧蚀。

6 结论

a）通过跟踪变压器油色谱数据异常情况，结合该变压器的历史工况、电气试验情况和返厂吊罩检查等进行综合分析，查明了变压器故障的主要原因为高压引线装置支撑衬条缺失引起，并对解体检查中发现的缺陷和隐患进行检修，设备重新投运至今运行正常，及时有效地避免了该变压器运行中发生事故，确保了电网的安全稳定运行。

b）变压器由于油纸绝缘系统的特殊性，局部放电测量时需要一些时间才会出现明显的局部放电信号。尤其是超特高压变压器，它的绝缘体积庞大，其水分、杂质的集聚，电荷的聚集，放电过程的发展都需要时间。而现场试验由于站用电源限制、试验装置电流限制等原因难以进行长时感应测局部放电，甚至有时试验人员加压不到5min就不得不终止局放测试，这可能会错过发现变压器缺陷的机会。因此，建议新建变电站应考虑现场交接试验的电源问题。

[1] 刘圣平.主变压器油中溶解气体超标原因分析及处理[J].华中电力，2005，18（3）：73-74.

[2]王克峰,孙庆生,江和顺，等.一起500 kV变压器稳钉悬浮放电故障的诊断与分析[J].高压电器，2012，48（3）：95-98.

[3]姜金德，邓嵘.一起主变压器氢气超标的分析处理[J].广西电力，2007（1）：25-26.

[4]王惠杰，冯雪梅，周义民，等.一起过热性故障的实例分析[J].高电压技术，2007，33（3）：180-181.

[5]钟立新，潘炜.220 kV变压器色谱异常故障分析及处理[J].湖南电力，2011，31（3）：38-39.

[6]中国电力企业联合会.GB/T7252—2001变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].北京：中国标准出版社，2001.

[7]陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2008.

Insulation Failure Analysis and Treatment of a 550 kV Power Transformer

ZHANG Jin1，LIANG Jichong2，ZHAO M iao3
（1.State Grid Beijing Electric Power Com pany，Beijing 100031，China；2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China；3.State Grid Heilongjiang Electric Power Research Institute of SEPC，Haerbin，Heilongjiang 150030，China）

Acetylene content rapid increasing is revealed by testing the dissolved gas-in-oilofa 550 kV transformer.The causes of this fault are discussed based on historical operating conditions and testing data.It is pointed out that there is low energy baremetal discharge in transformer，but ithas not affected solid insulation.The transformer’s abnormal operation ismainly caused by the lack of high-voltagewire device supportstrips，and corresponding treatmentmeasures are proposed to ensure security and reliable operation of the transformer.

dissolved gas in oil；550 kV transformer；rapid increasing;baremetaldischarge

TM407

B

1671-0320（2015）05-0006-03

2015-06-18，

2015-08-03

张 晋（1985），男，山西介休人，2010年毕业于西安交通大学高电压与绝缘技术专业，工程师，从事电力设备试验检测管理工作；

梁基重（1985），男，山西平遥人，2010年毕业于西安交通大学高电压与绝缘技术专业，工程师，从事电气设备高电压试验相关工作；

赵 淼（1985），男，黑龙江齐齐哈尔人，2010年毕业于西安交通大学高电压与绝缘技术专业，工程师，从事电气设备高电压试验相关工作。