一起500kV变压器轻瓦斯动作故障的分析处理

徐广林

摘 要：本文介绍了一起500kV变压器轻瓦斯动作情况，在油色谱分析的基础上，利用三比值法、局部放电超声波定位对故障进行分析处理，查找出变压器出线装置的故障点并进行处理。建议变压器基建安装时应加强对成套进口设备的检查验收，要充分重视变压器油定期的油色谱分析工作，并建议积极采用先进的带电检测技术监督运行设备的运行情况。

关键词：变压器；轻瓦斯动作；三比值法；出线装置；故障

中图分类号：TM411 文献标识码：A

0.引言

500kV主变压器是发电厂的重要设备，价格昂贵，发生异常时未进行有效的判断处理，发展成较大故障将对发电厂的安全经济运行带来严重影响。由于在设计、制造、安装等过程可能存在的缺陷，都将在变压器投入运行后逐渐暴露。而变压器轻瓦斯保护能够很好地反应变压器内部初期故障，因此如何在轻瓦斯保护动作后迅速判断故障类型，并利用有效的故障诊断技术判断故障部位，对变压器的安全运行及故障处理具有重要意义。

1.故障概况

某发电厂500kV主变压器，2009年5月出厂，型号为SFP10-480000/500，冷却方式为强迫油循环导向风冷，变压器高压出线装置为进口成套设备。该变压器于2010年5月投入运行。2010年7月27日18：14，报轻瓦斯动作，经本体检查未发现异常，继续运行，加强对变压器电流、电压、温度的运行监视。2010年8月3日19：31，轻瓦保护再次动作，立即对变压器取气样、油样进行色谱分析。

2.故障分析

该主变压器自2010年5月投运后一个多月，运行正常，油定期检测分析各指标正常，如表2中7月13日的色谱分析。轻瓦斯动作后对气样进行色谱分析的结果见表1，可以看出氢、乙炔、总烃的含量突增，远远超过标准注意值（注意值：总烃≤150μL/L，C2H2≤1μL/L，H2≤150μL/L）根据不同故障类型产生的特征气体可推断主变内部存在电弧放电故障。

大量的研究证明，充油电气设备的故障诊断也不能只依赖于油中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量。GB7252-2001，推荐改良三比值法作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。三比值法的原理是根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从五种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示；根据编码规则和故障类型判断方法作为诊断故障的依据。按照表2中2010年8月5日的油色谱分析数据，进行三比值法计算：C2H2/C2H4=194/15=12.9编码为2，CH4/H2=20/335=0.06编码为1，C2H4/C2H6=15/2.4=6.25编码为2，组合编码为212，属于电弧放电故障。

根据以上分析，结合轻瓦斯动作时录波情况：电流、电压正常，有较小的半个周波零序电流，可以确定变压器内部确实存在间断性的高能量电弧放电，应立即停止变压器运行，对其进行停电检查处理。

3.故障处理

3.1电气试验

确定了故障性质后，决定对变压器进行内部检查，首先进行电气试验以便进一步确定故障范围。绝缘电阻及吸收比、铁芯对地绝缘电阻、绕组+套管介损在正常值范围，但低压绕组直流电阻误差偏大Δr%=10.89%超过规定值。根据低压绕组误差偏大的结果认为故障点可能在变压器低压侧。但进入变压器身对低压绕组各连接部位检查并未发现有放电痕迹。低压绕组各连接部分检查拧紧后Δr%=0.58%在合格范围内。再次对变压器内部高低压侧各连接部位检查、无载分接开关检查、磁屏蔽检查均未发现明显放电故障点。

为了找出故障点，决定对变压器进行局部放电试验。试验开始后，试验电压仅加压至0.1Um/√3就显示变压器高压侧C相出线装置超声信号突增至80000pC，现场检查在C相套管升高座处有明显的放电聲音。根据局放试验结果，判定C相出线装置内存在放电故障。

3.2 出线装置检查处理

确定放电部位后，决定吊出变压器高压侧C相套管检查出线装置。C相套管吊出后，检查发现均压球与出线装置连接部分的6个螺栓全部松动，螺栓附近有放电痕迹，如图1、图2和图3所示。拆开均压球后发现法兰结合面及绝缘层内积有碳粉，如图4所示。按照出线装置厂家的处理要求，将出线装置法兰结合面放电痕迹用细纱布打磨干净，将出线装置各部分油污及碳粉清洗干净后回装。为防止同类故障发生，对主变高压侧A、B相出线装置也进行了检查，未发现螺栓松动。

检修处理后进行各项常规电气试验和局部放电试验，各项指标在合格范围。

4.故障原因分析

根据对该主变压器的检查处理结果，分析引起此次轻瓦斯动作的原因是：出线装置均压管与均压球的连接螺栓松动，造成电位差引起高能量电弧放电，油中迅速生成大量气体，所形成的大量气泡迅速上升并聚集在瓦斯继电器里，引起轻瓦斯继电器动作报警。

500kV变压器出线装置主要由升高座、均压管、均匀球、高压引线等组成，是超高压变压器的一种出线绝缘结构，如图5所示。为了满足变压器的运输要求，出线装置设置在油箱外部的升高座中，高压套管的尾部插入到升高座的出线装置中。运输时出线装置密封在升高座中，与变压器本体分别运输，在现场重新安装在变压器本体上。出线装置是成套进口设备，现场安装一般是成套安装，均压管与均压球的连接靠6个螺栓涂上热态胶进行紧固，未对均压管与均压球的连接部分进行检查。笔者认为均压管与均压球的连接松动可能原因是出厂时螺栓紧固不良，加上运输过程的振动和变压器运行中的正常振动，慢慢的使连接部分越来越松动。

结语

（1）主变压器是发电厂的主设备之一，一旦发生故障将对电厂的安全经济运行产生重大影响。变压器瓦斯保护是保护油浸式变压器内部故障的主保护。轻瓦斯保护动作往往表明变压器内部存在潜伏性故障，所以一定要重视轻瓦斯动作，动作后及时取气样和油样进行色谱分析，及早做出判断，消除隐患。

（2）对变压器进行油色谱分析是非常重要的，它可以在不停电的情况下迅速有效的判断变压器内部潜在的故障类型，并且可以随时跟踪故障的发展情况，为查找变压器内部故障提供很好的依据。

（3）当变压器内部发生放电现象，除进行常规电气试验检查外，利用局部放电试验检查更能有效的检测出放电部位。

（4）对于运行中的变压器，应采用在线监测和多种先进的带电检测技术，及早发现设备可能存在的故障隐患，为状态检修提供依据。

（5）应在制造、运输、安装、调试、运行、检修等全过程中加强对500kV变压器及其附属设备（如出线装置成套设备）的监督、检查、验收工作。

参考文献

[1]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[2]GB/T 7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].北京：中国标准出版社，2002.

[3]宓传龙，谢庆峰，孟丽坤，等.超、特高压交流变压器出线绝缘结构的设计和应用[J].高电压技术，2010，36（1）：122-128.