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摘要：本文主要以作者所参与的一起220kV主变故障处理案例为例，分析了变压器故障的确认过程以及变压器故障类型的判断过程。希望能够通过对该起故障的分析为后续220kV主变故障处理提供相应的参考。
关键词：主变故障；石蜡基油；案例
0 引言
2014年8月我公司220kV大安站1号主变发生了相应的故障。通过故障的分析可知主要原因在于主变石蜡基油老化所引起的问题。通过我公司电气班组的积极抢修使得此主变故障得到了及时有效的处理。以此故障作为案例进行分析，希望能够引起相关人士的注意。
1 变压器故障的确认过程
2014年08月，发现220kV大安站1号主变色谱在线装置（厂家为宁波理工）绝缘油色谱数据异常，数据如表1所示：
表1 绝缘油色谱数据情况
从上面数据可以看出2013年01月至09月，总烃和氢气含量未超过注意值，变化不明显，只是在03月检测出了乙炔。而从2013年10月至12月，氢气含量增长较为明显，并且在12月再次检测出乙炔。
在2013年07月和12月分别对大安站1号主变进行了定期采样，在实验室做了定期检测，试验结果与历年试验数据相比较未发现有明显变化，暂时排除了1号主变存在故障的可能性。
从2014年02月开始，色谱在线装置数据显示氢气含量超过注意值，及总烃含量呈增长趋势，并且在01月、08月再次检测出乙炔。
针对色谱在线装置检测出的异常情况，2014年08月06日，对大安站1号主变进行了取油样，实验室色谱分析结果如表2所示：
表2 实验室色谱分析结果
从上面的数据中发现氢气、总烃超过注意值，并检测出了乙炔。为了排除取样时人为、取样注射器、取样环境等因素的影响。在2014年08月07日进行了复取油样，检测结果如表3所示：
表3 复取油样检测结果
试验数据与08月06日相比较，各组分含量无明显变化，从而排除了取样时人为、取样注射器、取样环境等因素的影响，确认了这两次试验数据真实可靠。
现在用2014年08月07日试验数据和2014年06月13日主变正常时的试验数据做进一步的分析，2014年06月13日的试验数据如表4所示：
表4 试验数据表
H2的绝对产气率rH2=[（C2-C1）/Δt]*m/ρ =[（369.91-43.54）/55]*48.5/0.8776 ≈327.94（mL/d）》10 mL/d（密封性取样时H2的注意值）。总烃的绝对产气率r总烃=[（C2-C1）/Δt]*m/ρ =[（345.79-46.87）/55]*48.5/0.8776 ≈300.36（mL/d）》12 mL/d（密封性取样时总烃的注意值）。
由H2和总烃的绝对产气速率可判断该变压器确实存在故障。
2 变压器故障类型的判断过程
2.1 三比值法：
C2H2/C2H4=0.47/4 ≈0.118 CH4/H2=308.76/369.91≈0.835 C2H4/C2H6=4/32.56 ≈0.123
查找三比值编码规则表如表5所示：
表5
通过查表能够得到三比值编码组合为100，对应的故障类型为低能放电。
2.2 特征气体法：
2014年08月07日试验数据主要特征气体计算结果如下：
CH4/总烃=308.76/345.79≈89.3%；C2H4/总烃=4/345.79≈1.16%；
（CH4+ C2H4）/总烃=（308.76+4）/345.79≈90.4%；C2H4/（C2H4+CH4）=4/（4+308.76）≈1.3%；
CO2/CO =8085.83/710≈11.4 C2H2/总烃=0.47/345.79≈0.14%；
H2/（H2+总烃）=369.91/（369.91+345.79）≈51.7%
从上面数据可以看出，H2和CH4含量比较大，H2占氢烃含量比例为51.7%、CH4含量占总烃含量比例为89.3%，而C2H4、C2H2含量并不大，占总烃的比例分别为1.16%和0.14%，并且C2H4含量远小于CH4含量。
特征气体法判断设备故障主要分为过热性故障和放电性故障两大类。
（1）过热性故障
第一，单独油裂解，产生的气体包括CH4和C2H4，少量的H2和C2H6。如故障温度不高则H2、CH4、C2H6较多，不产生C2H2。假如故障严重也会产生C2H2，最大不超过总烃的6%。
2014年08月07日的检测结果显示：H2、CH4、C2H6含量较大，并且有少量C2H2，试验数据大体上符合单独油裂解的特征，但是变
压器故障严重时，C2H4含量也应比较大，并且随着故障点温度的升高，C2H4的比例也会增加。从2014年08月11日以后取样分析结果来看，当C2H2含量突然增加时，而C2H4含量并没有明显变化，基于上面分析，发生单独油裂解故障的可能性不大。
第二，具有中等水平的能量密度，固体绝缘过热会生成大量CO和CO2，过热纤维素逐步碳化的结果，则对油作用温度升高，产生CH4和C2H4等碳氢化合物。在总可燃气体中主要是CO，其含量可占到总可燃气体90%以上，CH4和C2H4占总烃含量的80%以上，并且随故障点温度的升高C2H4的比例会增加，高温过热时，C2H4占总烃比例平均值为62.5%，CH4占27.3%，其次是C2H6和H2。
2014年08月07日检测结果显示：CO含量不大，CO和CO2含量与历年数据相比较无明显变化。并且从2014年08月11日以后取样分析结果来看，当C2H2含量突然增加时，而C2H4含量也没有发生明显变化，所以变压器故障类型不符合固体绝缘材料和油过热故障特征。
（2）放电性故障。根据放电能量大小从低到高可分为局部放电、火花放电、电弧放电。
第一，局部放电特征：H2/（H2+总烃）>90%、CH4/总烃>90%、C2H2/总烃<2%。
2014年08月07日试验数据计算结果：H2/（H2+总烃）≈51.7%，CH4/总烃≈89.3%C2H2/总烃≈0.14%，故障类型比较符合局部放电特征。
第二，火花放电特征：H2/（H2+总烃）>30 %、C2H2/总烃一般在25%~90%、C2H4/总烃<20%。
2014年08月07日试验数据计算结果： C2H2/总烃≈0.14%远小于25%~90%，故障 类型不符合火花放电特征。
第三，电弧放电特征：H2/（H2+总烃）一般在30%~90%、C2H2/总烃一般在20%~70%，并且大多数情况下C2H4 > CH4。
2014年08月07日试验数据计算结果： C2H2/总烃≈0.14%远小于20%~70%，并且C2H4含量也远小于CH4含量，故障 类型不符合电弧放电特征。
从特征气体法分析来看，变压器故障类型比较符合局部放电特征。
为了检查变压器是否存在进水受潮的可能，在对变压器油进行色谱分析的同时，也连续做了的微量水分追踪测试，测试结果正常，从而排除了变压器进水受潮的可能性。将三比值法和特征气体法分析判断、微量水分测试、绝缘油介损测试、绝缘油介电强度测试结合起来综合分析，可得出该变压器可能存在低能量局部放电故障。于是立即停电做进一步的电气试验检查，发现介质损耗试验、局部放电试验结果均超标。随后10月份对该主变进行了返厂解体检查，发现该变压器高、中、低及调压绕组、绝缘件、油箱及铁芯表面被黑色物质污染；B相低压绕组上部存在轻微扭曲变形；B相高压绕组与中压绕组间纸板撑条上有爬电痕迹。认为该台主变的石蜡基油在长期运行后油质出现劣化分解产生油泥，在撑条和垫块处聚集，造成局部电场畸变，引起轻微持续的放电，导致色谱数据异常，介损测试结果超标等状况发生。
由以上分析过程可以看出，当发现主变绝缘油有特征气体超出规程注意值，不要立即就认为该主变存在故障。首先要排除人为、取样注射器、环境的因素的影响，然后结合产气速率对变压器是否存在故障进行确认。当确认主变存在故障时，应结合三比值法和特征气体法做进一步的故障分析判断。
3 结束语
本文分析了一起由主变石蜡基油老化导致主变故障的案例情况，通过本文的介绍能够对主变故障分析解决提供一定参考和帮助。
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论文作者:车运强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/29
标签：故障论文; 含量论文; 数据论文; 变压器论文; 色谱论文; 特征论文; 气体论文; 《电力设备》2018年第30期论文;