基于油色谱分析的变压器故障诊断与应用

刘 艳

国网上饶供电分公司

引言

随着智能化电网的发展，根据电网新设计、新技术和新设备技术要求，其检测手段和试验方法也需要同步更新，新的检测技术给传统的试验分析带来新的挑战。在智能化电网发展的变革中，我们应始终坚持以精准、科学有效的数据来“丈量”每一台大型电力变压器的实时运行状态，提升检测流程，完善在线监测管理，并依据国家标准标和企业规范，科学调配人力、资源，实现数据“双重化”规范管理，提升了设备检测水平，同时也提高了检测准确率，并树立了良好的企业形象。

1 .油色谱分析法

油色谱分析法油色谱分析以发现设备早期潜伏性故障为主，是一种灵敏、有效的方法。变压器发生局部放电、火花放电和电弧放电时都会伴随过热问题，必然会引起相应的故障特征气体产生。变压器本体的健康状况与油中的气体含量密切相关，根据气体含量诊断变压器等充油电气设备故障，防止设备事故于未然是极其重要的。判断故障性质最常用的是三比值法。

2 .背景分析

2.1 智能化电网状态检修管理的需要

近年来，随着智能化变电站的逐步增多，工作任务越发繁重，根据国家电网公司关于进一步提高用户供电可靠性的要求，66kV及以上电压等级的变电站均实现无人值守，传统的周检、月检、季检及临时性抽检模式已跟不上智能化电网状态检修试验步伐；如何提升油色谱监督管理工作，实现充油设备运行状态的可控、能控、在控，是新形势下油色谱试验人员所面临的新的挑战。变压器油色谱在线监测装置的推广与应用，加强绝缘油色谱离线与在线监测一体化流程建设，为状态检修提供技术支持。

2.2 传统繁琐的检测流程工作效率低

传统的检测模式需要到现场采集油样回到试验室进行试验、分析及资料收集，工作时间较长，试验周期较长，对于突发事件处理及故障原因分析存在缺陷；变压器油色谱在线监测装置的应用，为提高工作效率，节约维护成本，不断提高优质服务的工作水平成为可能；一项新技术的推广与应用，必须采用先进的管理模式，打破传统工作模式，激发员工工作状态，以实现提高充油设备内部故障诊断精度。

3 .变压器故障分析

变压器导电部分故障主要包括引线与将军帽接触不良、引线与绕组焊接质量不良、有载分接开关经常动作部件接触不良或烧损、绕组变形、绝缘类故障。变压器绝缘由绝缘纸、绝缘垫块和绝缘油组成。当变压器内部受潮或进入杂质时，绝缘材料将加速老化或裂解。在电或热的作用下，固体绝缘材料主要分解为CO、CO2，而绝缘油主要分解为CH4、C2H6、C2H4，当温度高于1000℃时会有较多的C2H2产生，油裂解还会伴随着H2的增加。变压器绝缘材料的故障发展较为缓慢，一般可通过色谱分析来及时发现。

4 .油色谱分析的变压器故障诊断与应用

4.1 油样跟踪取样

为进一步确认油色谱异常，2016年5月11日下午，对该变压器本体油样进行复样检测，其结果与上午的跟踪试验结果基本一致，但相比于2016年2月16日油样跟踪结果，各项特征气体均出现了较大增长，其中C2H2、C2H4、总烃涨幅明显，C2H2为19μL/L，C2H4为1 400μL/L，总烃为2 200μL/L，三比值为020，指示内部可能存在低温过热故障，与螺丝松动、铁芯多点接地等有关。

4.2 吊芯检查和缺陷处理

吊芯后，对变压器各侧绕组引出线连接处、绕组匝间绝缘、铁芯、有载分接开关进行了仔细检查。

4.3 有载分接开关螺丝松动

吊芯检查过程中，发现有载调压开关A4分接头松动，对其进行了拆解检查、打磨、回装紧固处理。之后，对整个有载开关连接螺丝均进行了紧固检查。

4.4 铁芯移位与铁轭绝缘距离不足

测量铁芯绝缘时，发现铁芯对铁轭有放电现象。经检查，该变压器铁芯出厂叠放不规整，部分外层硅钢片突出变形，与铁轭接触，造成接地。铁芯变形接地，构成了铁芯多点接地，铁芯环流引起变压器铁芯过热，局部过热的长期作用加速变压器油分解。对此，需重新解体变压器叠放硅钢片，由于现场大修无法实施，因此现场对绝缘低部位进行垫绝缘纸板处理。

4.5 实现在线监测标准化

变压器油色谱试验自上世纪八十年代推广应用以来，该技术已日趋成熟，而变压器油色谱在线监测装置的应用，对该技术提出了新的要求，为更好将变压器油色谱在线监测技术应用于生产实际，提升变压器油色谱试验管理水平，基于油气化学监督管理体系，确立在线监测工作流程的建立。建立变压器油试验数据库，重点对异常工况前后试验数据进行比对，分析异常工况下对变压器油及设备本体的影响，规范传统检测诊断方法中不科学的地方，使变压器油试验更加科学化、标准化、规范化、统一化；通过试验数据库的建立，解决了试验数据分散等问题；完善充油设备运行工况的收集整理，实现充油设备故障原因溯源。

4.5 快速检测故障，准确判断原因

变压器油色谱检测体系建立后，首先应用到220kV变压器运行状态检测中，取得了较好的效果，如在某220kV变压器油色谱异常分析中，通过离线数据的准确性，准确判断设备故障性质及严重程度，再通过在线监测装置检测周期短这一特点，确定故障发生的准确时间段，一般这一时间可控制在24小时以内，通过该变压器24小时内的运行工况，准确查明引发故障的主要原因，提高故障诊断正确率，使异常数据分析、诊断工作得到顺利进行。

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