基于油中溶解气体分析发现并处理变压器内部放电故障的方法研究

薛立峰 刘宏

摘要：本文主要阐述了一起 110kV 变压器本体内部存在放电故障的原因分析及处理经过。本文从油中溶解气体色谱试验数据 着手分析故障原因，首先利用三比值法判断故障性质，通过计算绝对产气速率了解故障发展速度，再结合电气试验结果以及 变压器吊罩检查情况综合分析，对故障原因做出科学合理判断。

关键词：色谱分析；变压器；潜伏性故障；诊断

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）06-0339-01

引言

变压器是发电厂和变电站的主要设备之一，目前电力系统中的

大型变压器以油浸式为主，大多以精炼矿物油作为绝缘和冷却的介 质。变压器在运行过程中，由于受到热、电和机械应力等作用，导 致变压器中的绝缘油和绝缘纸热裂分解，产生氢气、低分子烃类、 一氧化碳、二氧化碳以及游离碳等分解产物，这些分解产物会溶于 油中。变压器正常运行情况产生的气体非常少，几乎不会产生乙炔， 但是当变压器内部出现故障时，产气量和产气速率则十分明显，并 且不同类型的故障及不同严重程度的故障产生气体的类型和浓度是 不尽相同的。而变压器油中溶解气体分析就是根据气相色谱方法获 得油中各种特征气体的浓度，然后根据获得的各种气体浓度，判断 故障类型、发展速度以及故障点位置等故障信息。由于油中溶解气 体分析方法对于判断慢性潜伏性故障十分有效，并且可以在故障早 期灵敏的检出故障，且实施过程中无需停运变压器，非常便利，所 以在变压器运维中得到广泛应用。

1.设备概况

某 110kV 变压器型号为 SSZ11-50000/110，容量 16000KVA，油

重 11 吨，2006 年 3 月投入运行，历年电气试验、变压器油常规和 色谱检测正常。2017年3月18日例行取样分析发现氢气含量373.75 μL/L、乙炔含量 88.87μL/L、总烃含量317.20μL/L，均超过运行 中设备油中气体含量注意值（运行中设备油中气体含量注意值：氢 气 150μL/L、乙炔5μL/L、总烃150μL/L）。由于该变压器所带负 荷为重要负荷，在完成负荷转移前不能停电，所以在停电前对变压 器油进行跟踪分析，以随时掌握变压器故障发展情况，色谱跟踪数 据如表1所示。

2.色谱数据分析处理

2.1利用三比值法判断故障类型

用3 月18 日数据进行三比值计算，得出编码101，指示该变压

器内部存在电弧放电故障。3 月 19 日、21 日、26 日数据计算三比 值，编码依然为101，说明故障类型没有改变，也没有新的故障产生。

2.2以一氧化碳、二氧化碳为特征量诊断故障

二氧化碳与一氧化碳比值明显大于 2，并且一氧化碳无明显增

长，所以不涉及绝缘纸分解故障。 2.3故障严重程度诊断

用18日和26日数据计算，总烃的绝对产气速率达到342mL/d、 氢气绝对产气速率达到 298mL/d、乙炔绝对产气速率达到 7mL/d，远 大于运行中设备油中溶解气体绝对产气速率注意值（绝对产气速率 注意值：总烃为 12mL/d、氢气为 10mL/d、乙炔为 0.2mL/d），说明 气体产生很快，需尽快停电处理。

2.4拟采取的措施

通过 8 天的色谱跟踪分析，判断该变压器内部存在发展较快的 放电故障。变压器电弧放电一般发生在线圈匝、层间短路、相间短 路，分接头引线油隙闪络、引线对箱壳放电、线圈断线、引线对其 他接地放电、分接开关飞弧、环电流引起飞弧等。由于一氧化碳、 二氧化碳含量增长不是特别快，所以排除了匝间短路的可能性，同 时向运维人员确认，有载调压油位低于变压器本体油位，所以也排 除了有载调压渗漏的可能，所以最终确认变压器本体内部放电故障，

建议在具备停电条件时应尽快停电检查处理。 3.变压器电气试验结果

27日该变压器停电后进行了电气试验。在进行直流电阻试验时， 35kV 中压侧A、B、C三相对中性点直流电阻 1、2、3、4、5档位直 阻无穷大，相间直流电阻三相平衡，根据直流电阻试验结果初步判 断主变35kV中性点引流线断线。

4.变压器吊罩检查结果

28 日对该变压器进行了吊罩检查，发现 35kV 中性点引线对外

壳放电后熔断，图一为该变压器中性点引线熔断及对外壳放电后的 图片。

5.故障处理

确定故障点后，检修人员对该变压器 35kV 引流线进行了焊接处

理，并采取措施确保引流线对主变箱体留有足够的安全距离，同时 对其它导电体进行了检查，在回装时按照规范要求进行了安装。同 时对变压器铁芯繞组等部位进行热油喷淋处理，油样检验结果符合 规定，通过大修后试验确定各项数据合格，变压器符合投运条件， 可以送电。变压器带电运行后，在运行4 天、10 天、30 天和半年时 取油样进行色谱分析，未发现异常情况。

结语

变压器典型故障包括局部放电、低能量放电、高能量放电及过

热故障。通过对变压器绝缘油中溶解气体色谱分析方法，能非常灵 敏有效的及早发现变压器内部存在的潜伏性故障及其发展程度，是 其他电气试验方法不可替代和比拟的。因此，为防患未然，我们不 但要坚持做好化学、电气性能等专业技术监督和状态检修工作、及 时掌握设备健康运行状况，还要加强变压器选型、监造、安装、验 收、维护全过程管理，确保安装使用设计合理、质量合格的变压器， 从根本上保证电气设备、电网安全稳定运行。

参考文献

[1]DL/T722-2017《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，

中国电力出版社