(宁夏送变电工程有限公司 宁夏银川 750011)
摘要：近年来，随着变压器油色谱的在线监测技术的发展，这些技术可以很好地发现变压器的故障，对变压器故障进行诊断分析，通过观察变压器运行时绝缘油中气体的性质和浓度，工作人员可以很好地分析变压器数据，发现潜伏的问题，这对变压器的运行有重要意义。本文就绝缘油在线监测在变压器故障诊断中的应用进行探讨，主要介绍了两类变压器故障，并提出了相应的处理措施，以供参考。
关键词：绝缘油在线监测 变压器故障 诊断 应用
现阶段，随着变压器的广泛使用，变压器的安全运行得到了人们的重视。目前，大型的变压器主要采用的是绝缘材料，一般为变压器绝缘油和绝缘油纸。这种材料在运行过程中，会受到电压、氧气以及水等因素的影响，逐渐分解出Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、ＣＨ４、Ｈ２、ＣＯ和ＣＯ２等气体，这些气体会受到一些因素影响，导致密度发生变化，进而造成变压器故障。为此，工作人员必须要运行绝缘油在线监测技术，对这些气体进行检测，以对故障进行诊断。
一、变压器高压引线过热的故障分析和解决措施
1.1变压器高压引线过热的故障分析
某水电站＃３主变压器型号为ＳＦＰ７－150000／220，于1994年投运。2017年９月16日８点２分，油气在线监测分析结果显示总烃含量达276.5μＬ／Ｌ，超过标准要求的150μＬ／Ｌ的注意值，发出总烃超标报警。发出报警后，于当日上午８点45分，进行人工取样进行油色谱分析，结果显示总烃为２279μＬ／Ｌ，Ｃ２Ｈ２为１μＬ／Ｌ，总烃超过注意值，与同一时段的在线监测数据一致。表２为该主变压器在线监测数据。由2017年９月１６日数据计算三比值编码为０２２，故障类型属700℃高温范围的热故障，估算热点温度约为854℃；四比值法计算编码为1010。显示主变压器油总烃超标主要成分为ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４，有痕量Ｃ２Ｈ２。ＣＯ、ＣＯ２前后变化不大，故障不涉及固体绝缘故障。经分析，判断该故障可能由循环电流或由于连接点过热引起。
1.2故障诊断和处理过程
该变压器发出报警后，在设备运行期间进行了相关检查、检测，排除了变压器过负荷、过激磁、外部短路及铁心多点接地故障的影响，并通过红外热成像仪对变压器进行全面检查，未发现明显过热点。
2017年９月25日对该变压器进行排油吊罩检查，在拆除Ａ、Ｃ相高压套管引线的过程中，发现Ａ、Ｃ相高压引出线接头导电杆严重过热（如图1、图2所示），而变压器器身其它部位均无异常，由此判断两相高压引出线过热即为油中总烃超标原因。
图 1高压套管引起接头过热
图 2高压穿揽引线及导热杆过热
该变压器高压引线与套管之间为穿缆式，引出线接头导电杆与外部引线接头之间采用螺纹方式连接，而引出线接头导电杆与穿缆引线（多股软铜线）之间采用焊接方式（磷铜焊）连接。检查发现穿缆引线在插入导电杆后进行焊接处理时磷铜焊条未充分熔解、填满，造成虚焊，在长期运行过程中引起接头导电杆过热、部分熔化。现象表现为：导电杆与引线接头过热，螺纹变形粘连在一起，导致引线接头难以拆除；导电杆处的穿缆引线外层绝缘过热、部分已碳化，且过热点沿引线向下有进一步延伸的趋势。
于是现场更换Ａ、Ｃ相高压引出线接头导电杆（采用磷铜焊），重包穿缆引线外层绝缘。该主变压器进行检修处理并重新投运后，对绝缘油进行色谱追踪，每日查看油气在线监测数据，情况良好未见异常。
二、对变压器发生放电故障的诊断分析和解决措施
1.1变压器内部发生放电故障分析
某水电站＃２主变压器型号为ＳＳＰ３－200000／220，投运时间为1980年２月。该变压器经检修后于2017年２月１６日上午10点４５分投运，2017年２月17日凌晨４点41分，油气在线监测分析结果显示总烃含量达２240.1μＬ／Ｌ，超过标准要求的150μＬ／Ｌ的注意值，发出总烃超标报警。2012年２月17日上午９点３30分，进行人工取离线油色谱分析，结果显示总烃为383μＬ／Ｌ，Ｃ２Ｈ２为６μＬ／Ｌ，均超过注意值，与同一时段的在线监测数据一致。对比2017年２月17日凌晨４点４１分与上午10点３0分的在线数据发现，各浓度组分含量增长趋势明显，表明设备内部的故障发展迅速。
表1为变压器最近的油色谱数据，分析表1由此可知，在2016年８月，数据曾出现小幅增长，但在一段时间后又趋于稳定，直至2017年２月１７日，再次出现突然增长，总烃及Ｃ２Ｈ２超过了注意值。根据2017年２月１７日数据计算，三比值为０２２，属高于７００℃的高温过热性故障，估算热点温度为852℃。根据特征气体的浓度比值判断，故障可能发生在磁回路上，可能故障类型为铁芯多点接地、层间绝缘不良等。组分浓度中ＣＯ、ＣＯ２浓度变化不大，故障应不涉及固体绝缘。
表 1变压器最近的油色谱数据
1.2故障检查及处理
2017年２月２１日对主变压器进行排油吊罩检查，发现高、低压绕组压板与上铁轭之间共有的２４个梯级绝缘垫块，均由３层环氧板组成。环氧板之间采用环氧插销固定，底层环氧板内嵌圆形钢块。垫块插销因振动脱出通孔后，底层垫块向下滑落且内嵌圆形钢块滚落（如图3所示），滚落后的圆钢块与上铁轭搭接，造成放电（如图4所示），这正是导致油中色谱异常的原因。现场先铲除硅钢片被烧蚀而成的凸起部分，再修平该部位并消除硅钢片的毛刺；取消垫块间的环氧插销，采用白布带绑扎固定，并在梯级绝缘垫块与上铁轭之间加装0.75ｍｍ的绝缘纸板以加强金属圆块与铁轭之间的绝缘效果。该主变压器进行检修处理并重新投运后，对绝缘油进行色谱追踪，每日查看油气在线监测数据，情况良好未见异常。
图 3梯级绝缘垫掉落
图 4上铁轨放电痕迹
三、结束语
总而言之，变压器绝缘油在线监测技术是在安装检测装置基础上，对变压器中的一些气体进行检测，根据检测数据工作人员可以发现变压器故障，从而对变压器进行实时监测，这对变压器的安全运行来说至关重要。为此，在未来必须要加大绝缘油在线监测在变压器故障诊断中的应用，及时发现潜在的问题，针对问题提出解决措施，才可以保证变压器的运行。
参考文献：
[1]谢荣斌, 薛静, 张霖,等. 基于油色谱分析的变压器故障诊断与应用[J]. 广东电力, 2017(8)
[2]刘绍勇, 赵雁群, 鲍鹏. 绝缘油在线监测在变压器故障诊断中的应用[J]. 电工技术, 2015(3)
[3]王健, 付寅飞. 变压器油色谱在线监测系统原理及应用效果[J]. 中国机械, 2013(5)
论文作者:张伯坤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
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