一起变压器油色谱异常分析与处理

黄学增，刘增文，王　璟，王同泉，刘发成

（国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东　潍坊　261061）

一起变压器油色谱异常分析与处理

黄学增，刘增文，王璟，王同泉，刘发成

（国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东潍坊261061）

电力变压器是电力系统的枢纽设备，其可靠性直接影响到电网的安全稳定，油中溶解气体分析是一种较好的监测和诊断变压器故障的方法。结合一起变压器绝缘油色谱数据异常的案例，通过油中溶解气体分析和停电试验来判断变压器的绝缘故障类型，发现了变压器缺陷。

变压器；溶解气体；色谱；绝缘

0　引言

电力变压器是电力系统的枢纽设备，及时有效地诊断其内部故障，对于电力系统的安全稳定运行是极为重要的。油中溶解气体分析（DGA）无需停电即可采油样检测诊断油浸电力设备的绝缘状况，对于监测和诊断油浸电力变压器的早期故障和潜伏性故障、预防灾难性故障是一种较成熟的方

法［1-3］。

传统的DGA都是采用离线方法，这种方式需要定期从变压器取油样进行分析，对于一些在两次取样间隔的突发性故障可能无法及时诊断，而油中溶解气体在线监测，能够实时地获取变压器的状态信息，为设备的维修决策提供准确判据，正越来越受到重视。

1　故障的发现与色谱分析

2014-05-21，试验人员在对各站变压器油在线色谱装置实时上传的数据检查过程中发现220 kV仁和站2号主变在线色谱数据异常，油内气体含量超标，且增长速度快。当即去现场采取油样并进行色谱分析，试验结果如表1所示，乙炔和总烃的变化趋势如图1所示。

表1　仁和站2号主变色谱分析结果　μL/L

图1　油内乙炔和总烃的变化趋势

1.1IEC三比值法

由表1可知，仁和站2号主变乙炔等气体含量超标，利用IEC三比值法［4］进行深入分析。仁和站2号主变特征气体的体积分数比值分别为：

三比值法的编码规则如表2所示。

表2　三比值法编码规则

由表2可知，仁和站2号主变三比值为（0，2，2），由三比值法的故障类型判断方法可知，仁和站2号主变存在高温过热故障，造成故障的原因可能是分接开关接触不良、引线夹件螺丝松动或接头焊接不良、涡流引起铜过热、铁芯漏磁、局部短路、层间绝缘不良、铁芯多点接地等。

1.2φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）分析

对油中φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）进行检测，得φ（CH4）/φ（H2）=2，φ（CO2）/φ（CO）=2.5。大量数据表明［5-7］，如果高温过热故障涉及到导电回路，如分接开关接触不良、引线接触不良、导线接头焊接不良或断股以及多股导线中股间短路等，所产生的CH4量比涉及到导磁回路时产生的量要多，即φ（CH4）/φ（H2）值要大，如果高温过热故障只涉及导磁回路，该值一般接近1。值得注意的是，潜油泵磨损引起的绝缘油过热所产生的气体与导磁回路过热时产生的气体非常相似。

当故障涉及固体绝缘时，会引起CO和CO2含量的明显增长。固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在油中CO和CO2的含量上，一般没有严格的界限，规律也不明显。这主要是由于从空气中吸收CO2、固体绝缘老化及油的长期氧化形成CO和CO2的基值过高造成的。经验证明，当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般φ（CO2）/φ（CO）＞7，当怀疑故障涉及固体绝缘材料时（高于200℃），φ（CO2）/φ（CO）＜3。

通过对色谱数据进行三比值法和 φ（CH4）/φ（H2）和φ（CO2）/φ（CO）的分析最终得出2号主变故障在导电回路，可能的故障原因是分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良。

2　主变停电试验及分析

为了进一步查清故障，对220 kV仁和站2号主变进行停电试验，变压器高压侧绕组直流电阻测试结果如表3所示。

表3　高压侧绕组直流电阻

由表3可知，2号主变高压绕组的测量误差在允许范围之内，与初值相比，分接位置在1～8头和17头时误差较大，分析其数据得出高压1～8头和17头的C相线圈直流电阻偏大，可判定高压绕组的分接开关1～8头和17头存在公共回路。查阅主变分接开关连接图，如图2所示。由图2可知，高压1～8头和17头存在公共回路，因此判断为2号主变C相1～8头和17头公共回路的某一接头松动，造成接触电阻增大，使得直流电阻误差偏大，接头处发热导致油中产生乙炔并增长较快。

图2　主变高压侧分接开关接线图

3　主变线圈检查与故障处理

对变压器内部线圈进行检查，发现高压C相8分接调压线圈引出线接头压接松动，发热严重，如图3所示。检修人员随即对发热的导线进行更换并重新压接，更换后对变压器进行常规试验和局放、耐压等试验，各项试验结果均合格。

图3　线圈故障

最终可判定故障原因为2号主变出厂时高压C 相8分接调压线圈引出线接头没有压紧，运行过程中由于变压器不停地振动导致接头松动，严重过热，产生乙炔。及时发现处理此次故障，有效避免了220 kV仁和变电站2号变压器在运行中内部连接发热可能造成的重大设备事故。

4　结语

油中溶解气体分析是一种很好的变压器绝缘故障在线诊断方法，变压器油色谱在线监测系统的应用为变压器状态检修提供了很好的依据，可发现变压器的早期故障，随时监视故障的发展状况。

［1］张冠军，钱政，严璋.DGA技术在电力变压器绝缘故障诊断中的应用与进展［J］.变压器，1999，36（1）：30-34.

［2］王有元，廖瑞金，陈伟根，等.基于油色谱分析的变压器故障在线预测方法［J］.重庆大学学报，2005，28（7）：34-37.

［3］严璋.电气绝缘在线检测技术［M］.北京：水利电力出版社，1995.

［4］IEC 60599—2007Mineral oil-impregnated electrical equipment in service-Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis［S］.

［5］李藻湘.变压器内部过热性故障特征气体分析与处理［J］.电工技术，1994，23（1）：18-20.

［6］王世阁.变压器绕组过热性故障分析［J］.变压器，1994，31（9）：31-35.

［7］李义仓.变压器油中CO和CO2与绝缘材料劣化的关系及故障诊断［J］.华东电力，1993，21（2）：16-19.

Analysis and Treatments of Transformer Oil Chromatographic Abnormality

HUANG Xuezeng，LIU Zengwen，WANG Jing，WANG Tongquan，LIU Facheng
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261061，China）

Power transformers are key equipment in power system，and their operation reliability directly influences the safety and stability of power system.The dissolved gas analysis in oil is an effective measure to monitor and diagnose the faults of transformers.Taken as an example of a case of transformer insulating oil chromatographic abnormality，the fault type and fault location are determined by means of dissolved gas analysis and experiments.

transformer；dissolved gas；chromatography；insulation

TM406

B

1007-9904（2015）09-0076-03

2015-03-11

黄学增（1986），男，工程师，主要从事电气试验等方面的工作。