袁复晓
（国网青海省电力公司检修公司 青海西宁 810021）
摘要：针对66kV及以下电压等级站用变在运行中出现的异常及故障，分析各种异常及故障发生原因、发生几率，提出了针对性预防办法。
关键词：站用变；异常及故障； 原因分析； 预防办法
1 引言
近年来，电网内特高压和超高压变电站的站用电系统运行稳定性较差，站用变故障较多。由于站用电系统问题导致的大型联络变电站主变故障及全站失压故障时有发生，严重影响了大电网安全稳定运行。随着电网的不断发展，特高压大容量变电站迅速增多，站用变的安全稳定性直接影响着变电站及电网的运行可靠性。因此，对站用变应引起重视，改进设计，加强运行维护。
2运行资料收集
某省公司所属66kV及以下电压等级站用变压器共214台，运行异常站用变共有20台，占总数的9.71%。站用变典型异常如下表1。
表1 典型站用变异常现象统计
3原因分析
分析20台运行异常的站用变，其中，2台为内部绝缘故障、3台为漏油缺陷，15台为绝缘油色谱异常。站用变各类异常比例如图1。
图1 66kV及以下电压等级站用变异常比例
图1表明，除2起内部绝缘故障、3起漏油缺陷外，其余15台站用变异常均与绝缘油中色谱异常有关，占到异常比例的75%。因此，站用变油色谱异常是站用变运行异常主要原因。
通过查阅油色谱异常站用变历年来运行数据、现场查看站用变运行状态、收集分析历史技术资料，对油色谱存在异常的站用变进行了现场重点监督。
3.1站用变主要参数比对
对绝缘油色谱异常站用变型号、容量、生产厂家、出厂日期、所在地海拔、冷却方式等基本参数进行对比分析。
通过对异常站用变参数进行统计分析，可得出以下结论：
1）异常站用变电压等级大多数为35 kV，容量为50kVA和80kVA两种，冷却方式均为自然冷却(ONAN）。
2）异常站用变均地处高海拔地区，最低海拔为2484米，最高海拔为3765米。
3.2异常站用变运行及试验信息
通过查阅异常站用变运行记录，共5台站用变有轻瓦斯动作记录， 1台站用变油枕油位计处有渗油痕迹，其余站用变巡视记录正常，无缺陷记录。
通过查阅异常站用变高压专业预防性试验报告，其中部分站用变有报告或记录，试验数据均合格，部分站用变无预试数据。
3.3异常站用变油色谱数据分析
根据异常站用变绝缘油色谱数据特点，将15台站用变按特征气体及气体增加趋势分为四类，分别为：
1）氢气、总烃超注意值，无增加趋势；
2）氢气或总烃超注意值，增长趋势平缓；
3）氢气、总烃超注意值，增长趋势明显；
4）氢气、总烃含量投运后即迅速增长。
站用变投运时间较长，其绝缘油中氢气、总烃超注意值，特征气体的主要成分是：H2和CH4，历年来数据可看出特征气体基本稳定，无增加趋势，相反有减少趋势。
表2 某330kV变电站 #1 站用变（2004年投运）
氢气或总烃超注意值，增长趋势平缓。有三台35kV站用变，在运行一段时间后氢气或总烃超注意值，但后期气体含量增长趋势平缓。
表3 某330kV变电站备用站用变
变化趋势如下：
图3
从上述数据可看出氢气、总烃超注意值，气体含量增长趋势大，对此类站用变应提高重视程度，加强色谱跟踪分析，根据数据变化情况并判断是否内部存在故障。氢气、总烃含量投运后即迅速增长。
从上述数据可见，绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物。充油设备在运行过程中，因受到电场、磁场、氧气、金属和热辐射等作用下，绝缘油会发生氧化、裂解及碳化，使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子和自由基通过复杂的化学反应重新化合，主要特征气体是H2 和CH4。
总之，站用变异常及故障原因主要为：
1）过热性故障。如果设备内的热量只引起绝缘油的分解时，油中气体的特征是：烃类相应增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，当故障点温度较低时，甲烷所占比例较大，在长期低温过热时，加速绝缘纸的碳化而产生一氧化碳和二氧化碳。此外，氢气也急剧增高。当严重过热时也会产生少量乙炔气体。
2）因站用变压器电压等级低，容量小，对油中含气量无要求，厂家一般注入的都是过滤合格且被空气饱和的绝缘油，在高海拔、低大气压条件下，就会因油中溶解空气的过饱和而析出气泡。这些气泡，一方面会向上运动进入气体继电器，另一方面如果气泡进入高场强区，就会被击穿，使油分解产生更多气体（主要为H2和CH4），形成恶性循环，造成站用变油色谱异常。
4 预防办法及措施
（1）因这类变压器均采用自然循环冷却方式，没有潜油泵，所以冷却器中窝气很难在热油循环过程中除去。为防止出现类似以上站用变问题，建议在35kV及以上站用变压器技术条件中加入：35kV、66kV站用变压器设计结构应满足现场抽真空注油要求。
（2）对于绝缘油中氢气、总烃超注意值，无增加趋势的站用变压器，应继续进行色谱跟踪分析。
（3）对于运行一段时间后氢气、总烃超注意值，气体含量增长趋势大的站用变压器，不能局限于滤油处理手段，应加强色谱跟踪分析，判断站用变内部是否存在故障。
（4）站用变运行过程中，应加强巡视检查和在线带电检测。站用变的运行维护周期应等同于变电站的主设备。
5结束语
本文建立了针对66kV及以下电压等级站用变在运行中出现的异常及故障，分析各种异常及故障发生原因、发生几率，提出了针对性预防办法。详细的研究了66kV及以下电压等级站用变在运行中出现的异常及故障，利用大量油色谱数据分析了故障产生的原因以及预防办法及措施。通过油色谱数据分析了本文提出的故障，有效的提出了预防办法及措施,为防止出现类似以上站用变问题。
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作者简介
袁复晓（1992），男，助理工程师，从事电气试验工作。
论文作者:袁复晓
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/17
标签：异常论文; 色谱论文; 故障论文; 氢气论文; 气体论文; 变压器论文; 变电站论文; 《电力设备》2016年第24期论文;