基于油色谱的水电站变压器故障处理实例分析

李延虎

(陕西省宝鸡峡林家村水电站， 陕西 宝鸡 721001)



基于油色谱的水电站变压器故障处理实例分析

李延虎

(陕西省宝鸡峡林家村水电站， 陕西 宝鸡 721001)

摘要：根据水电站变压器内部故障时油气量和电气量将发生较为明显的改变，按照《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB-T7252-2001)和《电力变压器试验导则》(JBT501-2006)相关技术指标，提出将DGA色谱数据评估诊断与高压电气设备预防性试验相结合，进行变压器内部故障诊断的联合评估检测法。结合一台35 kV主变高压侧分接开关C相接触不良故障实例，对联合诊断方法的准确可靠性进行验证。实践结果表明：基于DGA的联合诊断法能够较好识别变压器内部故障类型、程度和部位，具有良好的可行性和适用性。

关键词：水电站； 变压器； 油色谱分析； 预防性试验； 直流电阻

0引言

为实现变压器不停电在线状态检修，基于变压器运行内部油色谱成分监测数据分析的运行工况状态评估工作是不可或缺的。但由于该分析法存在气体含量未达到注意值无法诊断、超出编码范围诊断失效、无法准确表述内部故障各特性间的关联特性等问题[1]。鉴于变压器内部故障在线状态检修特性，利用变压器运行过程中的DGA数据，结合高压电器设备预防性试验，对变压器产生的内部故障进行联合诊断，将DGA分析和预防性试验两者优点集成统一，对变压器运行中的油气量和电气量进行在线动态监测评估，实现变压器运行工况的在线状态评估和故障诊断。

1变压器内部故障特性

变压器内部故障时会伴随有放电和发热两种特性，根据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB/T 7252-2001、DL/T 722-200)中C2H2/ C2H4、CH4 / H2、C2H4 / C2H6三比值编码组合，可分为轻度过热(温度<150 ℃)故障、低温过热(温度在150 ℃～300 ℃范围)故障、中温过热 (温度在300 ℃～700 ℃范围) 故障、高温过热(温度>700 ℃)故障四类过热特性和局部放电、低能火花放电、高能电弧放电三种放电特性[2]。

2变压器故障联合诊断分析法

DGA油色谱是变压器内部故障时过热和放电特性最具代表性的研究对象，且分析结果除了能准确反映变压器实时运行状态，同时还能对故障类型、故障征兆和发展趋势进行合理诊断与评估预测[3]。虽然DGA能够对变压器内部工况状态进行准确评估，但很难实现故障准确定位。为了充分利用DGA数据信息，结合《电力变压器试验导则》(JBT501-2006)中预防性试验项目，联合DGA评估结果和预防性测试结果，对变压器内部故障进行综合诊断，实现对变压器内部故障的快速分析和准确定位，有效提高变压器故障处理效率，缩短故障带来的停电影响和经济效益。变压器内部故障综合评估诊断流程如图1所示。

图1　DGA和预防性试验联合的变压器内部故障诊断流程

3变压器分接开关接触不良故障处理实例

3.1故障现象

某水电站装机3台混流式水轮机组，发电机功率2 000 kW，经室外单台35 kV电压等级升压变压器直接上当地35 kV电网。变压器型号为：S9-8000/35-6.3 kV，两侧电压为：35±2×2.5%/6.3 kV。2013年06月15日按照电站定期预防性试验要求和厂家指导意见，对变压器进行大修后并完成相应交接试验项目，所有检测结果均满足规范要求并在得到并网许可后于16日成功投运，运行过程中分接开关处于第四档(+2.5%档位，即：35.875 kV)。2013年12月19日，变压器色谱检测系统发出油色谱分析异常告警信号。为了避免检测系统的误报或突发性异常情况，决定让变压器继续带电运行并进行色谱数据跟踪监视。跟踪监测数据表明色谱分析数据不仅异常，同时C2H4、C2H6、C2H2、总烃等气体含量还存在持续增长态势。为了避免内部故障进一步扩大成事故，提高电站运行的安全可靠性，必须对变压器进行停电故障排查。

3.2故障分析及定位

(1)油色谱分析内部故障初步定性。为了及时排查出变压器内部故障，从宁波理工监测设备有限公司研发的《MDD3000T变压器在线检测系统计算监控系统》中提取出反映变压器故障前后运行工况状态的DGA油色谱分析数据，见表1。

从表1可以看出，12月19日故障发生时，H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、总烃等特征气体含量均达到规范要求的注意值，且存在快速增长态势，初步判断变压器内部存在故障。按照(GB/T 7252-2001)和(DL/T 722-2000)规范中推荐的三比值法进行计算，对故障后的典型日19日和29日的色谱数据进行分析。其中，19日：C2H2/ C2H4=0.013；CH4/H2=2.15；C2H4/C2H6=2.04，计算得编码组合为“022”；29日：C2H2/ C2H4=0.012；CH4/H2=2.20；C2H4/C2H6=2.56，计算得编码组合为“022”。进一步定性变压器内部存在高温过热(>700 ℃)故障。根据《电力变压器检修导则》(DL/T 573-2010)相关指导原则，初步推断变压器高温过热可能是由于变压器分接开关接触不良、高低压引线夹件螺丝松动、紧固件接头焊接不良等引起。

(2)电气预防性试验进行故障准确定位。为进一步对变压器内部故障类型、部位进行准确定位，于2月15日安排停电进行预防性试验。测试结果表明绕组直流电阻值不满足规范要求，进一步判断变压器内部存在的高温过热(>700 ℃)故障可能是内部导电回路存在接触不良引起。变压器直流电阻测试数据见表2。

表1　变压器故障前后运行工况状态油气相色谱分析数据　 单位：μL/L

表2　直流电阻测试数据　单位：Ω

从表2可知，变压器低压侧不存在接触故障；变压器高压侧分接开关在3～4档位运行时，BC相、CA相的直流电阻值相对AB相增加幅度太大，数据严重超标(不平衡率高达8.0%)。进一步判断变压器内部故障由于高压侧分接开关第3、4档中的C相存在接触不良故障。

3.3故障处理

2月18日，在得到电网报停检修同意后，根据DGA及预防性试验结果对变压器进行吊罩检查，发现变压器高压侧分接开关在3档和4档间C相的接触部位存在严重灼烧问题，触点已变黑，动触点和静触点间存在明显错位现象。在排除变压器存在其他故障后，检修人员对存在问题的分接开关进行全面更换处理后，经脱气等处理重新测试直流电阻值。测试结果表明：主变的高压侧和低压侧的直流电阻值重新回归到规范允许或厂家指导值，高压侧不平衡率为0.35%；低压侧不平衡率为0.13%，均满足规范要求的1%的技术指标。变压器高压侧分接开关油色谱分析异常和直流电阻测试值超标故障，经DGA色谱数据分析、三比值法分析、排油吊罩检查和现场全面更新处理后，各项指标均回到规范或厂家技术指导指标范围。重新投运后变压器色谱跟踪至今无异常现象，故障得到成功处理。

4结语

对于水电站变压器内部故障类型、性质和程度的诊断，DGA色谱分析法具有较高的实时性、可靠性、灵敏度和准确性。在实践运行过程中，当变压器色谱监测分析结果出现超标问题时，应从故障前后DGA色谱分析数据按照“三比值”法进行初步故障类型、性质和程度的分析评估，结合预防性试验项目，综合考虑各种相关的因素和判据，及时准确查找出变压器内部存在的故障缺陷，为水电站实现电气设备状态检修提供重要技术支撑。

参考文献：

[1]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，2005：10-25.

[2]王 萍.利用油色谱分析判断变压器故障及处理[J].电器工业,2011,(5):57-60.

[3]俞 华,史红洁,常 英.一起220 kV变压器油色谱异常的判断及故障处理[J].变压器,2012,49(11):68-70.

Analysis of Hydropower Station Transformer Fault Combination

Diagnosis Example Based on Oil Chromatography

LI Yan-hu

(Baoji Gorge Linjiacun Hydropower Station in Shaanxi, Baoji, Shaanxi 721001,China)

Abstract:According to the oil-gas and electrical signals characteristics, there will be obvious change during the hydropower station transformer internal fault, following the relative technique indicators of “Guide to the Analysis and the Diagnosis of Gases Dissolved in Transformer Oil”(GB-T7252-2001)and “Test Guide for Transformers” (JBT501-2006), the transformer fault combination diagnosis method was proposed by combining the DGA chromatography data evaluation and diagnosis results with preventive test of high voltage electrical equipments. The conjoining diagnostic method has been verified by the examples of poor contact fault example of a 35kV transformer C phase switch. Practical results show that: the conjoining diagnosis method based on DGA can recognize the type, location and degree of transformer internal fault and has good feasibility and applicability.

Key words:hydropower station; transformer; oil chromatography; preventive test; direct-current resistance

中图分类号：TM855

文献标识码：A

文章编号：1671-9131(2015)02-0040-03

作者简介：李延虎(1976-)，男，陕西长武县人，助理工程师，主要从事水电站管理相关工作。

收稿日期：2015-03-10