通过电气与油化试验综合判断设备故障

许璐 范永亮

（1 福建水口发电集团公司,福建 福州 350000；2 山东省交通科学研究所,山东 济南250031）

1 概述

目前，在我国电气设备运行中，有很大一部分事故都是由于设备的绝缘性缺失而引起的。因此，对设备的绝缘性进行检测有利于在很大程度上控制电气设备障碍的发生。检测绝缘性的方法主要有离线试验和在线监测。离线试验是在停电的情况下进行的，也是我国目前使用得最为广泛的一种检测方法；而在线监测则是通过统计设备运行过程中的一些数据，在一段时间之后，有了一定量的数据积累以后，对数据进行分析得出设备的绝缘性是否良好。所以，为了使电力设备能够经济、安全、长期正常运行，就必须严格地制定一套试验方案，绝缘试验则是其中十分重要的一部分。而进行绝缘检测时，要注重以下三种情况：

其一，在采购电气设备时，一定要在原制造厂对所有的产品以及原材料进行检测和试验，确保电气设备符合国家规定的相关标准，一定要严格控制新购设备的质量问题，不合格产品一向严禁购买。

其二，在设备进行维修或者翻新后，进行绝缘试验，主要是检测设备的性能是否符合基本的要求、是否能够再次投入使用，以免在运输或维修时出现的损伤而使设备发生故障。

其三，在电气设备正在运行时，也要定期地对设备进行绝缘试验，才能最大限度避免设备故障的发生。

2 高压试验研究方法

电力系统中重要的设备主要有大型电机、GIS 和电力电缆等。这些设备普遍电容量很大，常规的检测设备无法满足它们的试验要求，因此，必须寻求另外有效的方法来进行试验。目前，振荡电压试验系统、超低频试验系统、直流试验系统和工频交流试验系统是运用到现场试验比较常见的方法。

其一，振荡电压试验系统。振荡电压试验，主要使用于高压电缆，一般电压都高于110KV。此类试验方法即可在设备运行时进行定期的检测试验，也可在电力设备刚开始投入使用时进行试验。例如，在对某地高压电力电缆设施进行绝缘性检测试验时，利用高频震荡波试验的方法，先给电容进行充电，注意必须使用直流高压发生器，否则充电的电流不能达到要求。充电达到一定幅值时，使球隙放电。接着，对测试的回路进行充电，达到一定的幅值让球隙放电停止。这样，测试的电缆、电阻R1、R2 和电感线圈会形成一个放电回路，通过对电压进行测量，看是否符合衰减震荡波电压的标准。

其二，超低频试验系统。超低频试验系统解决了由于电容量大、试验设备搬运不方便而导致的现场试验效率低的问题，它是一种十分适用于现场试验的方法，适用于中压的电力电缆试验。超低频试验系统适用的是交流试验，由于试验电压频率的降低会使容性电流随着减小，因此用超低频的容量可以很大程度上使得试验电源的重量减轻，从而使试验变得方便有效。

其三，直流耐压试验系统。当下使用的直流耐压系统，与早期的直流高压发生器对比，它是在工频整流技术的基础上进行试验的，具有故障率低、过载能力强、电路简单的特点。

其四，工频交流试验系统。工频交流试验系统在检测高电压、电容较大的电缆时，存在缺陷，主要原因是使用到的升压变压器和调压器的重量也会随着电容量而增大，而导致设备不便于运输。因此，在适当的电容量范围之类，可以使用工频交流试验系统。

3 气相色谱分析法

分析设备绝缘油中的溶解气体对于发现电抗器、互感器以及变压器中的潜伏故障具有十分明显的效果。气相色谱分析法在预防性设备故障检测中，比电气高压试验更加有效。笔者主要结合实例，介绍一下几种实用的确定以及定位故障的方法。

其一，通过绝缘油简化试验和介损试验综合判断。

通过分析绝缘油的电气、化学和物理性能，检测绝缘油中水分、游离碳、杂质、酸值、油损、击穿电压以及酸碱反应的pH 值等一系列数据，可以判定和发现设备的健康状况和受损程度。而设备的受潮现象以及材料老化现象则可以通过介损试验来进行判定。下面，结合具体实例进行分析。

2005-2007年高压试验数据

从2007年的数据显示中，介损值已经超标。从表格中的数据可以看出，从2005年到2007年介损值逐年增加，证明电流互感器内部已经受潮。因此，为了确定和定位设备内部的故障，对绝缘油进行简化试验。发现从2005年到2007年，互感器内部的水分逐年递增而击穿电压逐年递减。因此对互感器进行解体，发现有沉积水在底部，证明受潮结论的正确性。

其二，通过气相色谱分析综合判断。

变压器中的潜伏性故障能够通过分析绝缘油中的溶解气体的浓度含量以及组成成分进行判断。状况良好的变压器未运行时，当绝缘油中的气体溶解量趋于稳定状态时，一般CO2 含量为0.3%，N2 为70%，O2 为30%，以及少量的CO 和C02，其它微量的化合物可以忽略不计。总体上，用来判断变压器内故障的气体主要有：N2、02、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、CO2、CO 和H2 等。

实例分析：变电站的主变压器发现异常，通过高压电气试验发现直流电阻不平和百分比过高，则初步判定Um 有故障。为了进一步确定缺陷位置，用色谱分析法，报告表明故障位置在相套管内。分析如下：

表格中为套管油的色谱分析数据 质量分数/1×0.00 0001

试验日期 H2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CO CO2 总烃2007-4-3 35 3 25 10 2 398 792 40

通过三比值法编码规则计算。C2H2 与C2H4 的比值小于0.1，CH4 与H2 的比值小于0.1，C2H4 与C2H6 的比值小于3，分别得出编码为0、0 和1，则可以判断套管内有热故障，其中内部连接部分可能存在不良状况。色谱分析也反应出了低温故障，可以判定故障造成的原因是铜销接触不良。此外，打开将军帽，发现那里的固定铜销已经受损了一小部分，也可说明是由于铜销故障而造成了三相数据的不平衡。

4 总结

综上所述，只有将气相色谱分析法、绝缘油的简化法和高压电气试验法综合进行运用和分析，才能更有效地进行电力设备的预防性试验。此外，用多种试验相结合的方法也能为故障的判定提供更加有效的依据，能更加准确地分析出故障的具体位置和发生故障的具体原因，更加有利于为解决故障寻求直接有效的方法，从而提高供电的可靠性，为我国电力行业的稳定发展提供良好的保障。

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