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摘要：气相色谱分析技术可实现绝缘油中溶解气体组分含量的测定，是充油电气设备出厂检验和运行监督过程中判断设备有无内部故障的有效手段。本文介绍了利用气相色谱分析技术，对一台110kV主变进行绝缘油溶解气体组分含量分析，确认了其内部发生的放电故障，随后进一步通过电气试验手段进行综合判断，分析了故障原因。
关键词：变压器；气相色谱法；三比值；故障
1 引言
变压器油属于矿物绝缘油，由多种碳氢化合物分子构成。通常情况下，变压器放电故障、热点故障会造成绝缘油及绝缘材料发生改变，产生一氧化碳、二氧化碳及低分子烃类气体，这些气体会溶解于绝缘油中。通过工作实践应用表明，油色谱分析方法能够准确有效地判断出变压器中潜在的风险和故障，帮助分析判断故障的类型和性质，同时结合电气试验及设备实际运行状况进行综合分析，提出及时有效的检修策略，提高变压器的安全可靠性和运行的寿命。
2 实例分析
2.1 故障概述
2013年4月15日13：05 某110kV变电站1号主变跳闸，“比率差动动作、差动保护动作、本体重瓦斯、压力释放保护动作”发信，10kV备用自投动作。1号主变为常州变压器厂制造，型号为SFZ7-31500/110，出厂日期为1986年10月，出厂序号为86-83-547，电压比：110±3×2.5%/10.5kV，额定电流比：165.3/1732A，接线组别：YNd11，阻抗：10.39%。现场主变油温为56度。1号主变有载开关型号SYXZ-110/200-7，吴江开关厂生产，组合式有载开关。
2.2 故障诊断
2.2.1 油中溶解气体色谱分析
油中溶解气体色谱数据如表1所示。由前几次油中溶解气体色谱数据可知，事故前色谱数据未见异常，而从故障后色谱分析结果来看，乙炔含量大大超过注意值(注意值为5μL/L)，其他气体成分也均有明显增长。
2.2.2 利用三比值法判断故障类型
为了确定故障类型，采用三比值法进行分析。计算油中溶解气体色谱分析数据。
采用三比值法进行判断，编码为102，根据DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推测故障类型为电弧放电。
利用色谱分析确定故障性质及其严重程度后，现场对变压器进行外观检查，防爆口周围有喷油现象，有载分接开关档位指示器显示在3档与4档之间，其它外观无异常。进行直流电阻试验时，仪器显示回路不通，在排除仪器本身接线问题后，证明非显示器问题。结合调度部门给出的运行情况，故障时期主变正处于调压过程，初步怀疑故障原因为主变有载开关分接不到位。为进一步确认故障部位和原因，我们手动调节档位，利用电气试验手段进行综合判断。
3.2.4 直流电阻试验
阻抗差%0.24%
结论：相间阻抗差Z%=0.24%<2.5%，短路阻抗试验合格。
3.2.6 介质损耗试验
结论：绝缘电阻试验合格，表明高、低压绕组对地绝缘良好。
3.3 分析结论
通过现场对设备的检查和试验，档位显示在3档到4档之间时，直流电阻试验显示回路不通，手动调节至其他档位时，主变绝缘电阻、直流电阻、介质损耗、低电压阻抗与出厂值和上次试验值相比没有异常，频响试验反映高压绕组存在疑似变形，本体油样总烃、乙炔含量远超注意值。由此分析故障可能原因为有载开关分接不到位而导致的放电，具体原因有待主变吊罩检查后确认。
4 停运吊罩检查和故障分析
4.1 故障排查
通过返场吊罩，发现有载开关选择开关１、２、７档有新鲜的放电痕迹，其它无明显异常，故推断有载开关放电为本次事故所产生原因。因为有载开关是在高压线圈回路中，因此吊罩检查线圈虽无明显变形，但频响试验仍会受到影响。因主变本体与有载开关同在一个油箱中，所以有载放电时产生的气体引起本体轻重瓦斯和压力释放装置动作。
图1 有载开关动作示意图
4.2原因分析
故障原因可归结为：由于有载开关的机械故障原因，在连续换档过程中，选择开关动作不到位，当切换开关动作过程中，造成回路不通导致选择开关拉弧放电，从而主变非电量保护动作，后发展为相间故障，主变差动保护动作。
选择开关在连续调档过程中：1)从2档至3档过程中，偶数选择开关不动作，奇数选择开关在3档，切换开关动作正常，此时变压器实际线圈档位为3档；2)选择开关从3档至4档过程中，偶数选择开关从2至4时动作未完成，停留在2和4的中间位置，当切换开关从U1过渡到U2时，线圈高压侧电流只能开断，而在选择开关处拉弧，此有载开关为组合式开关，选择开关与本体器身均在同一油箱中，必然造成本体重瓦斯保护动作。
开关动作选择如图所示：
而有载开关发生机械故障的原因可能是凸轮机构行程中有死点，在开关动作过程中，若拉力弹簧老化，其拉力不足以使凸轮结构过死点，此时有载开关调压机构必然卡死，导致切换开关与选择开关的配合错误，从而造成主变瓦斯保护动作，甚至引起重大主变故障。
5 结语
通过实际案例对变压器故障查处中绝缘油化验分析的应用效果进行研究，可见油色谱分析方法是行之有效的。但是在实际应用中，需要做到对油中溶解气体分析以及故障判断方法的深入了解和准确掌握，而且必须结合电气实验和设备运行检修等情况进行综合分析，这样才能发挥油色谱分析方法在发现隐患和正确诊断中的重要作用，保证变压器高效、安全运行。
参考文献
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[2]操敦奎,许维宗,阮国方.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3]DL/T722-2014.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
[4]GB/T7252-2001.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
[5]陈化钢．电力设备预防性试验技术问答．北京：中国水利水电出版社,2004.
论文作者:鲁茜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
标签：故障论文; 色谱论文; 动作论文; 气体论文; 变压器论文; 原因论文; 档位论文; 《电力设备》2016年第19期论文;