关键词：绝缘油；溶解气体；故障；诊断
电力变压器是电力系统中最关键的设备之一,它承担着电压变换、电能分配与传输,并提供电力服务。因此,变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证,必须最大限度防止和减少变压器故障和事故的发生。对电力设备进行在线监测与故障诊断,是实现设备预知性维修的前提,是保证设备安全运行的关键。鉴于在线监测装置在管理体系和技术上存在的问题，因此计划检修向状态检修转变的进程是个长期过程，需要分步进行，需要建立完整的监督机制，严格设备审查，并在技术上进一步和试验室技术拉近距离，才能真正肩负起为状态检修进行数据收集和累计的重任。但是随着科技的进步和技术水平的发展，在线技术将是未来油中溶解气体检测的趋势所在。
一、变压器常见故障
1、热性故障。这类故障是变压器内部局部过热引起的，它不同于变压器正常运行的铜损和铁损产生的热量，而是由于接点接触不良、磁路故障或者导体故障引起的局部故障，是一种变压器常见故障。由于热性故障的存在，打破了热量的产生和散发平衡，使变压器故障部位温度持续升高，造成该部位固体绝缘材料热解或者金属材料烧坏，进而威胁到整个设备的运行。
2、电性故障。变压器运行过程中，受各种不良因素影响，如水分、杂质、短路冲击、雷击等，在高电应力作用下，局部绝缘无法承受而发生击穿放电的故障成为电性故障。电性故障的成因和发生部位不同，其放电能级也不同，按其高低可分为局能、低能和局部放电。
二、变压器过热性故障的诊断
某500 kV 变电站变压器型号为DFPS-250000／500，冷却方式为强油风冷。针对其C 相进行抽查。
1、绝缘油运行情况调查。在色谱月监视分析中发现绝缘油中C2H2体积分数由原来的0 突然增至23.67μL／L，总烃体积分数由原来的22.19μL／L 增至669.97μL／ L，H2 体积分数增加也很快。高压绝缘试验合格；油介质损耗因数、体积电阻率、击穿电压、闪点、酸值和水分等的试验结果均合格。
2、绝缘油中气体分析结果判断。有无故障判定，从多次色谱试验结果可看出，总烃含量很高，CH4 和C2H4 为主要成分，C2H2 体积分数大于5μL／L，高达3.77%，H2 含量也较高。因此，用特征气体法判断，该变压器可能存在严重过热性故障。对故障产气速率进行分析如下。
3、故障类型和状况诊断
（1）按三比值法判断。φ（C2H2）／φ（C2H4）=30.46／502.96=0.06＜0.1，该值记为0；φ（CH4） ／φ（H2）=231.28／139=1.66＞1，该值记为2；φ（C2H4）／φ（C2H6）=502.96 ／ 42.77=11.76＞3，该值记为2。比值组合为“022”，得出此台变压器故障性质为高于700 ℃ 高温范围的热故障。这与用特征气体法判断结果相符。
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（2）CO，CO2 含量增长不大，过热点有可能不涉及固体绝缘。用经验公式计算：
4、诊断处理。经诊断该设备内部温度高于800 ℃， 属于严重过热故障，立即停止运行。经论证分析，决定将变压器C 相退出系统运行，由变压器B相替代运行。现场分析一致认为变压器C相本体油总烃中CH4 和C2H4 含量高， 二者之和超过总烃的80%，C2H4 含量递增， 所占比例过大，CO，CO2 含量基本未变。因此判断出该变压器为不涉及固体绝缘的裸金属过热性故障，对该设备进行排油内部检查，检查中发现本体油中有许多焊渣和油漆漆皮等杂质，这些杂质在高场强作用下产生悬浮放电造成油中乙炔气体成分升高。对本体绝缘油进行真空过滤处理后，油中仍有少量乙炔，继续监视。
三、设备局部放电故障的诊断
1、高压试验介损值不合格。互感器油中微水含量正常，油质分析其他项目均未见异常。经过分析，造成这两台66kV 电流互感器油中H2 和CH4 气体突增的原因是储油罐中涂刷不合格的油漆，在油漆未干的情况下充满绝缘油，两者发生化学反应，释放出大量的氢气，在强电场作用下产生大量气泡，绝缘油中的气泡发生局部放电。在绝缘纸层中间生成X—蜡沉积，造成介损增加。
2、油气分离方式。准确的分离油中溶解气体，是在线监测系统的关键所在。不同于试验室的稳定单一的环境和人工操作，在线监测系统的油气分离需要更高的适应能力、分离速度和自动化程度，且必须结构简单、连接可靠以适应现场安装需要。在线式油气分离方式的技术要求是不污染、不消耗、不渗漏。不污染是指油气分离后不会把外界气体带入到系统内部，不消耗是指用于分析的油样仍然回到变压器本体油箱中，不能排放到变压器之外，以免造成变压器的油量损失和环境污染，增加运行维护工作量。不渗漏是指油气分离装置的各部分密封严密，避免油滲漏问题，并要采取油渗漏监测与报警措施，避免在无人值守情况下发生大面积油渗漏事故。
3、电气设备故障诊断的技术要求。油浸式电气设备的潜伏性故障是通过油中溶解气体分析发现的， 在色谱分析和变压器故障判断过程中，必须细致认真地分析气体的真正来源，一方面避免由于潜伏性故障未及时有效诊断而造成设备故障发展，甚至造成设备损坏；另一方面避免由于误判断而使设备无故障停电检修，造成经济损失。因此进行色谱分析和故障诊断时，必须做到：必须了解设备结构，尤其应对设备的设计和制造缺陷进行了解， 很多设备的故障往往在存在缺陷的部位发生。了解设备关键部件的材质，所使用绝缘漆的性质和涂漆工艺。在故障判断时，应对设备的安装、运行和检修经历进行查询。如：设备的密封方式；设备在运输和储存期间的保护方式；设备在安装时的油处理方式；设备运行期间的油温、电压、负荷；注油方式和热油循环后的油质检验结果；安装或检修中带油补焊；设备在局放试验和耐压试验时是否出现异常； 设备历次色谱分析数据等。当变压器本体绝缘油中溶解气体出现异常时，应对套管、潜油泵、分接开关等附属设备中油取样进行分析，并与本体油分析结果进行比对，以判断本体油中气体来源。用改良三比值法进行故障判断时，应注意特殊编码组合的判断。
绝缘油中溶解气体分析对于油浸式电气设备的故障诊断有着较高的灵敏性。但是，由于绝缘油中溶解气体的来源较复杂，电气设备的结构和制造工艺等因素有时会使油中特征气体偏离统计结果。因此，在判断电气设备故障时应结合油质试验、电气试验和设备安装、维修等情况进行综合分析，才能正确诊断出设备故障。
参考文献：
［1］张艳桃，范李平.变压器油色谱分析与故障诊断［M］.北京：中国电力出版社，2017.
［2］董其国.电力变压器故障与诊断［M］.北京：中国电力出版社，2018：39-47.
［3］林永平.变压器油色谱分析技术的发展及最新动态［M］.北京：中国电力出版社，2017.
论文作者:孙倩
论文发表刊物:《中国电业》2019年第18期3批次
论文发表时间:2020/1/14
标签：故障论文; 变压器论文; 设备论文; 气体论文; 在线论文; 色谱论文; 本体论文; 《中国电业》2019年第18期3批次论文;