750kV电力变压器内部故障分析诊断与对策

李鹏程，窦小晶，任伟，逯俊林

（陕西省电力公司，西安 710000）

750kV电力变压器内部故障分析诊断与对策

李鹏程，窦小晶，任伟，逯俊林

（陕西省电力公司，西安 710000）

随着电力系统的发展，大容量高电压油浸变压器越来越广泛地应用于高电压的变电站。如其内部发生故障将会对电力系统的稳定和运行单位的安全生产产生重大影响，特别是放电性故障，轻则降低可靠性、损失电量，重则发生爆炸造成财产和人身的重大损失。如果能够在放电故障发展的初始阶段发现并监测其发展过程，及时分析判断其故障状态和严重程度，对于运行和检修决策有重要意义[1]。

笔者经实例分析，通过油中溶解气体分析，以及轻瓦斯动作等信号，成功地检测了某大型变压器的内部放电故障。电力变压器的匝间短路、相间短路、绝缘击穿等内部短路故障都会造成变压器的严重损坏，研究和预防变压器内部故障产生的机理和原因，对提高变压器的可靠运行具有十分重要的意义。通过分析事故发生的起源和过程，对设备运行维护单位提供借鉴，防止类似事故再次发生。

1 设备故障情况

2011年11月16日11 时，该主变B相保护本体轻瓦斯动作。经现场检查，主变保护本体轻瓦斯二次回路正常，本体东南角内部有异常声响。在线油色谱与离线油色谱分析数据均表明乙炔含量超标，如表2数据所示。对数据进行“三比值”法判断后[2]，比值编码为“2,0,2”，故障类型为变压器内部存在电弧放电，对比表1与表2，各种气体的产气速率快，故障发展的速度快，立即将该主变停运，进行了相关试验。其中绝缘油微水、主变本体试验合格，绝缘油质试验击穿电压不合格，试验数据如表3所示。

表1 在线油色谱数据Tab.1 On-line oil chromatographic data

表2 油色谱数据Tab.2 Oil chromatographic data

表3 绝缘油质试验数据Tab.3 Insulating oil test data

2 设备检查情况与原因分析

2.1 现场设备检查

该主变停运后，设备厂家人员进入本体内部进行检查，发现主变主柱外围屏处有放电烧伤孔洞、主柱与旁柱外围屏处有树枝状放电点。具体如图1、图2、图3、图4，各放电情况。

2.2 返厂解体检查

该主变返厂后，对主变进行吊罩，发现相间绝缘隔板和R柱表面绝缘板有烧伤，随即对有烧痕的相间隔板和R柱表面绝缘板（一、二、三层）进行了拆除。未解体前，可看到主变相间绝缘隔板有灼伤形成的孔洞，R柱表面绝缘板有多处放电烧伤痕迹，如图5所示。

图1 主柱高压线圈外层围屏内侧存在放电烧损现象（一）Fig.1 Discharge burning phenomenon exists in the outer layer of main column high voltage coil and the inside of folding screens(1)

图2 主柱高压线圈外层围屏内侧存在放电烧损现象（二）Fig.2 Discharge burning phenomenon exists in the outer layer of main column high voltage coil and the inside of folding screens(2)

图3 主柱高压围屏和旁柱隔板之间夹有铝箔纸漂浮物Fig.3 Aluminum foil floating stuff sandwiched between the main column hypertension folding screens and the next column separators

图4 主柱高压线圈外层围屏及撑条存在放电痕迹Fig.4 Discharge marks exist in the outer layer folding screens of the high voltage coil of the main column and struts

图5 主变相间绝缘隔板和R柱表面绝缘板Fig.5 Phase-to-phase insulation between partitions and R column surface insulation board

解体后，检查相间绝缘隔板第一、二层有烧伤，第三层基本完好。图6为相间绝缘板烧伤情况。拆除相间绝缘板后，检查R柱表面绝缘（纸板）也有明显烧痕，对纸板逐层进行剥离后，发现一、二、三层均有烧痕，第四层表面完好。图7为R柱表面绝缘板烧痕情况。从现场解体检查的放电情况可看出，首先在旁柱隔板与线圈围屏之间的铝箔悬浮电位开始引发，然后沿着电场强度较高、绝缘强度较差的线圈围屏方向发展，最后到达到击穿绝缘隔板，同时形成树枝状放电通道，使得绝缘强度下降。

图6 相间绝缘隔板第一层（最大的灼伤孔约30cm×7cm）Fig.6 The first layer of the phase-to-phase insulation betweenpartitions(thelargestburntholesabout30cm×7cm)

图7 R柱表面绝缘板烧痕Fig.7 Burnt marks on the surface of insulation on colum R

2.3 事故原因分析

变压器在运行中内部可能存在的一点或几点电位差较大（达到一定的水平），在一定条件下就会发生放电；而由于杂质的性质、分布和流动，内部电位差的点数、电位差大小、能量积累释放等，这些情况的发生既具有一定的规律性，又有一定的随机性。通过上述检查结果可以看出，在该变压器旁柱隔板与R柱线圈围屏烧损位置是对应的。旁柱第一道隔板与线圈表面第一道围屏之间的放电比较严重，在检查中发现在放电部位附近留存有铝箔纸，初步判断该铝箔纸可能是生产过程中的遗留物，运行后在油流的作用下，该残留的铝箔纸被带到旁柱隔板与线圈围屏之间，改变了电场分布，产生了电弧放电，造成与铝箔纸接触的绝缘纸板击穿、碳化，产生气体，导致轻瓦斯信号动作。

3 局放在线监测的应用

局部放电的检测是以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局部放电的状态。变压器局部放电过程中会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及产生一些新的生成物，并引起局部过热。因此，相应地出现了电脉冲检测法、超声波检测法、光测法、化学检测法等多种检测方法[3]，其中脉冲电流法和超声波检测法应用最为广泛。

近年来局部放电在线监测逐步应用起来，特别是以超高频检测技术的应用为代表，该技术通过接收变压器内部局部放电所激发的超高频电磁波，实现局部放电的检测和定位，并实现抗干扰，它具有测量频率高、检测频带可调、抗干扰性强、灵敏度高等优点，可以较全面地掌握变压器绝缘系统中局部放电的本征特征，提前将变压器绝缘劣化的征兆反映出来，可以有效地反映变压器内部绝缘的故障，尤其对突发性故障的早期发现比介损测量、油中色谱分析等方法要有效得多。因此，对局部放电进行有效的监测对于变压器的安全稳定运行具有重要意义[4]。

4 结论

为了提高变压器的可靠性，避免类似事故的再次发生，通过主变油中特征气体数据的监测分析及其潜伏性故障的发现可以得到以下结论。建议从设备监造和安装、设备在线监测及状态检修等方面加强控制。

1）油中溶解气体的色谱测试分析，作为检测充油设备内部潜伏性故障的一种方法是比较完善、成熟、可靠、准确的。

2）在对充油电气设备故障的产生原因、发展趋势等进行追踪观察时，除进行油质色谱测试分析外，也要进行油质相关项目的化验分析，从中寻找其内在相关性。

3）在对充油电气设备故障的产生原因、发展趋势等进行追踪观察时，应密切注意该设备的油温、负荷等运行情况。

4）加强对生产工艺的控制，通过一定的控制、监督手段提高内部质量控制。通过对装配人员的严格培训来提高装配工艺。

5）综合运用局部放电、超声波定位等新技术，可较准确地判断变压器故障状况。通过安装在线监测设备与现场试验相结合作出正确判断，防止该变压器故障的进一步扩大，减少损失。

6）加强状态评估，根据油在线检测、局部放电在线监测、变压器运行、试验、检修等各种信息的分析结果，决定变压器的检修策略。

[1]徐程，肖荣.大型变压器内部放电故障实例诊断与分析[J].高电电器，2010，46（11）：67-69.

XU Cheng，XIAO Rong.Diagnosis and analysis of an internal discharge fault in large transformer[J].High Voltage Apparatus，2010，46（11）：67-69（in Chinese）.

[2]操敦奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]FUHR J，HAESSING M，BOSS P，et al.Detection and location of internal defects in the insulation of power transformers[J].IEEE Trans.on ElectricalInsulation，1993，28（6）:1057-1067.

[4]王国利.油浸式电力变压器局部放电超高频检测技术研究[D].博士学位论文.西安交通大学，2003.

Fault Diagnosis and Countermeasures of Internal Discharge in the 750kV Transformer

LIPeng-cheng，DOU Xiao-jing，REN Wei，LU Jun-lin
（Shaanxi Electric Power Corporation，Xi’an 710000，Shaanxi，China）

Faults of the 750kV main transformer can be identified by several means，judgment of the faults can be made identified based on chromatographic analysis and light gas signals,arc discharge is determined by three ratio，and the causes are analyzed by site outage check and returned for the disintegration.This paper introduces the application of partial discharge monitoring for the transformer.For large-sized transformers，the on-line partial discharge monitoring can be used to improve the operation reliability.Meanwhile，some related suggestions and countermeasures are proposed with regard to the installation and operation of transformers.

transformer；discharge fault；analysis and diagnosis摘要：介绍750kV主变压器在运行中根据色谱分析以及轻瓦斯信号等，通过三比值判断为电弧放电故障，现场停运检查和返厂解体检查，对故障原因进行了分析，笔者针对局部放电监测的应用进行了介绍，提出针对大容量变压器可采用局放在线监测，提高运行的可靠性，同时对变压器安装、运行提出建议与对策。

变压器；放电故障；分析诊断

1674-3814（2012）08-0020-04

TM 852

A

2012-03-29。

李鹏程（1979—），男，大学本科，工程师，交直流设备运行管理；

窦小晶（1981—），男，工程师，从事交直流输变电运行与管理工作。

（编辑 徐花荣）