摘要：本文剖析一个绝缘油中溶解气体分析技术（DGA）的两个分支——在线监测技术与离线监测技术相结合在变压器状态检修中应用实例。讨论了绝缘油中溶解气体在线监测技术与离线监测技术各自侧重优势，阐述了在变压器技术监督、生命管理、状态检修过程中如何各取所长，使得这两项技术能够发挥出更重要的作用。结合使用经验提出了合理化建议。
关键词：绝缘油中溶解气体在线监测技术；绝缘油中溶解气体分析技术；状态检修；应用实案
Application of DGA on-line technique for dissolved gases in insulating oil in transformer condition maintenance
ZHAO Rongpu，WANG Qingbo，CHEN Yongqin，Ran Yuqi，FANG Yong，SHI Tao，ZOU Jing，Lu Zhi Xin，Yang Xi，HU Pengwei
（kunming Electric Power Supply Bureau，Yunnan，Kunming，650000）
Abstract：This paper analyzes two branches of dissolved gas analysis technology（DGA）in insulating oil，which is an application example of on-line monitoring technology and off-line monitoring technology in transformer condition maintenance.This paper discusses the advantages of on-line monitoring and off-line monitoring technology of dissolved gas in insulating oil，and expounds how to take the advantages in the process of transformer technical supervision，life management and state maintenance，so that these two technologies can play a more important role.The rationalization proposal is put forward in combination with the use of experience.
Key words：DGA On-line；DGA；condition based maintenance；application case
0 引言
随着对供电可靠性要求的提高，电网公司大力提倡“状态检修”，而完善设备状态的实时在线监测是实现电力设备状态检修的必要手段之一。绝缘油中溶解气体在线监测技术对变压器、高压电抗器等电力一次设备中的绝缘油进行实时在线色谱试验分析，与化验室离线色谱试验分析有效互补，共同承担起及时发现设备内部故障隐患或跟踪监测设备已存在故障发展趋势的作用，为保证变压器等设备的安全经济运行提供技术支持，服务于设备的全生命周期管理，大大提升电力系统运行可靠性，给电力行业带来巨大的经济效益和社会效益。
本文选用一个实例220kV某变电站2号主变：型号为SFSZ10-180000/220GY，额定容量40000KVA，绝缘油位克拉玛依#25号绝缘油，油重51200kg，2009年出厂，2010年8月投运。该主变绝缘油化学离线跟踪，正常周期为6月每次，发现异常后监测周期为每周一次，跟踪一年后数据稳定后周期调整为每月一次。绝缘油中溶解气体在线监测对该主变进行在线监测，监测周期为每天一次。
1 绝缘油中溶解气体离线监督技术对变压器的故障诊断
化验班于2011年12月8日周期预试中发现220kV某变电站2号主变绝缘油中溶解气体数据异常，随后立即跟踪复测后分析诊断发现主变存在内部故障。同时缩短跟踪周期（每周一次）继续监督。数据见表1所示。
表1 绝缘油中溶解气体离线分析数据
Tab.1 The data of DGA
1.1 有无故障判断
该主变绝缘油简化分析数据：水分、绝缘强度、介质损耗、体积电阻率、pH值及闭口闪点均合格。
产气速率包括相对产气速率和绝对产气速率，计算公式如公式1及公式2所示：
绝对产气速率：
（公式1）
相对产气速率：
（公式2）
对该主变进行相对产气速率和绝对产气速率进行计算，计算结果如表2所示。
表2 产气速率计算结果
Tab.2 Gas production rate calculation results
根据Q/CSG1206007-2017《电力设备预防性试验规程》中规定：总烃≤150μL/L，相对产气速率≤10%/月，绝对产气速率≤12mL/d。根据经验判断：总烃大于150μL/L，且总烃产气速率大于注意值，变压器有严重故障，2011年12月突发后发展逐渐稳定下来（但是CO和CO2一直在持续增长）。根据查询该主变高压试验各项测试数据合格。
1.2 故障类型诊断
1.2.1 改良三比值法
我国现行的GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推荐的为改良的三比值法。通过计算改良三比值法结果如表3所示。
表3 改良三比值法
Tab.3 The improved three-ratio method
根据改良三比值法判定故障类型为高温过热，故障可能涉及的范围是：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。
1.2.2 特征气体法故障判断
表4 特征气体法
Tab.4 The characteristic gas method
通过特征气体法，可以判断处1号主变是由CH4、C2H4主导型的故障异常情况为：过热、接触不良。
图1 CO与CO2变化趋势
Fig.1 CO and CO2 trends
1.3 故障特征分析
1.3.1 故障位置判断
通过四比值法可以判断故障发生在电路部件或是此路部件：当CH4/H2=1~3，C2H6/CH4＜1，C2H4/C2H6≥3，C2H2/C2H4＜0.5时，表明变压器存在磁回路过热故障。根据2011年11月8日分析结果，该主变存在存在磁回路过热故障。可能的故障类型：铁芯漏磁，局部短路，铁芯多点接地等。
通过计算CO2/CO的比值并结合CO与CO2变化趋势可以判断发热是否涉及绝缘。见图1与表5.
1.3.2 热点温度估算
日本的月冈、大江等人推荐的热点温度高于400℃时，估算热点温度的经验公式为：
对该主变进行热点计算，如表5所示：
表5 热点温度估算
Tab.5 The Calculation of Hot-spot
通过表5计算所得，发现CO2/CO小于3且CO2与CO数值不断上升趋势，证明故障可能涉及固体绝缘材料。根据热点温度经验公式估算故障点温度为820℃左右。
1.4 故障诊断结论
根据该主变绝缘油中溶解气体在线数据的分析得到的结果与离线分析结果和变化规律一致。此处不再重复描述。
综上所述：变压器有严重故障，该故障为高于700℃的高温故障，磁回路过热故障，涉及固体绝缘材料，根据热点温度经验公式估算故障点温度为820℃左右。经过查阅发现在2011年9月进行首检，期间存在负荷变化，需要进一步试验验证负荷与油色谱值是否有关联。
建议措施：
（1）加强绝缘油化学跟踪和绝缘油绝缘油中溶解气体在线监测，严密关注变化趋势。
（2）建议去油样进行介质谱测试、糠醛分析，做诊断性电气试验。
（3）建议进行大负荷试验。
（4）停电检修。
2 后续处理
2012年2月14、15日，我局安排了该主变进行大负荷试验。通过在线监测：主变负荷稳定时，绝缘油绝缘油中溶解气体数值稳定；当负荷达到或超过主变容量60%后，绝缘油绝缘油中总烃含量有增长趋势。在正常运行方式下，该主变负荷不会出现超60%情况。
图2 大负荷试验期间在线监测总烃与负荷的关系图
Fig.2 Relationship between ΣCxHy and load during heavy load test
2012年3月8、9日，我们局安排开展该主变诊断性试验。经试验变压器直流电阻、铁芯对地绝缘测试合格，低压短路阻抗测试正常，介质谱测试主变纸绝缘含水量0.9%属于合格，空载损耗、单相空载损耗测试均未发现异常。综合分析判断该主变存在大负荷情况下存在漏磁过大导致裸金属过热故障。
2014年8月停电预试后，总烃随着大负荷出现再次小幅度增长。说明主变设计、材料和工艺欠佳，负荷增大后漏磁过大，一旦变压器内部的电磁屏蔽不良，就会导致漏磁过大而造成松动或者裸露部件过热。建议密切关注色谱值得变化，尤其是乙炔气体。建议申请吊罩检查，重点检查变压器磁屏蔽是否得当、固体绝缘部分是否有烧伤痕迹、引线夹件螺丝是否有松动、穿心螺杆与夹件之间的绝缘是否破损或位移、检查螺母是否有松动、检查铁芯上下轭铁拉杆端头螺母是否有松动。
2016年11月17-27日，经过长时间协调，我局安排对该主变的吊罩检查工作。该变电站只有200kV1、2号两台主变。在2号主变吊罩期间，1号主变的负荷增大，要求密切关注其绝缘油中溶解气体在线监测数据变化情况。（此期间1号主变绝缘油中溶解气体在线监测数据稳定）。经过严格的检查后，按照安装工艺恢复，重新真空注合格绝缘油。2号主变吊罩后某一段在线监测数据如表6（表中数据经过筛选）。
表6 绝缘油中溶解气体在线监测数据
Tab.6 The data of DGA on-line
图3 吊罩检查后绝缘油中溶解气体在线监测数据变化趋势
Fig.3 The trend of DGA on-line after overhaul
3 吊罩检修后跟踪监测分析
大修后，绝缘油色谱数值从零缓慢增长，此时有两种可能：
（1）绝缘纸等部件中残余气体，在大修后的过滤油中缓慢释放，到一定时候稳定下来属正常情况。
（2）如果绝缘油中溶解气体持续增长，尤其是大负荷情况下增长，说明故障依旧存在，需要考虑变压器返厂大修。
通过后续跟踪，绝缘油中溶解气体在线监测数据细微增长后逐渐稳定（见图3）。
4 结语
近些年来，绝缘油中溶解气体在线监测技术一直在广泛迅速发展，在电力绝缘油化学监督中，与离线实验室分析技术相辅相成，在线监测实时、数据及时，实验室离线分析准确，在实际生产中，当充分发挥各自的长处，共同为电力设备的监督、检修、评价提供技术支持。
笔者针对长期以来对绝缘油中溶解气体在线与离线监测技术的使用，在变压器状态检修中应用经验思路总结：
（1）在故障分析判断过程中，实验室离线数据为主，在线监测数据为辅。
（2）在主变状态监测过程中，在线监测为主，实验室离线分析为辅。
（3）在某一台主变停电，另外的主变负荷增大时，应充分发挥在线监测的优势，密切关注在运设备的状况，避免意外发生。
（4）对检修后的变压器，应该结合在线与离线的测试结果，预测设备后续的状态发展。
参考文献：
[1]GB/T7252-2001.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
[2]Q/CSG1206007-2017.电力设备预防性试验规程[S].
[3]董其国.电力变压器故障与诊断[M].北京：中国电力出版社，2000.
[4]郝有明.电力用油（气）实用技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[5]钱旭耀.变压器油及相关故障诊断处理技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
[6]郑东升.油务化 [M].北京：中国电力出版社，2010.
[7]罗竹杰.电力用油与六氟化硫[M].北京：中国电力出版社，2007.
[8]汪红梅.电力用油（气）[M].化学工业出版社.
论文作者:赵荣普,王清波,陈永琴,冉玉琦,方勇,施涛,邹璟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：在线论文; 气体论文; 离线论文; 绝缘油论文; 故障论文; 变压器论文; 负荷论文; 《电力设备》2018年第26期论文;