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摘要：变压器油中溶解气体在线监测装置是目前较成熟的变压器在线监测技术，目前在电力系统中已得到了广泛的应用，在保障电网安全运行方面发挥着十分重要的做作用。本文主要介绍了在线监测技术在变压器故障诊断中的应用。
关键词：变压器；油中溶解气体；在线监测；故障诊断
1引言
电力变压器是电力系统中最重要设备之一，其运行状态的安全与否直接关系到整个电力系统的稳定性。因此，实时监测变压器的内部状态，及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势，进而采取积极有效的措施，防止恶性事故的发生，是提高电力系统安全经济运行的重要环节。变压器油中溶解气体在线监测装置可以在设备不停电的情况下，对变压器的运行状态进行实时监测，及时发现变压器内部潜伏性故障和变压器运行中色谱数据的变化规律，大大提高了变压器的运行可靠性，对电力系统的安全运行具有重要意义。
2工作原理
变压器油中气体在线监测技术就是采用色谱分析原理，应用动态顶空（吹扫-捕集）脱气技术和高灵敏度微桥式检测器等，实现对变压器油中七种组分（H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2）的检测。其工作原理是：主机开机后，首先自检，然后启动环境、柱箱、脱气温控系统，整机稳定后，采集变压器本体油样进入脱气装置，实现油气分离；脱出的样品气体组分经色谱柱分离，依次进入检测器；检测计算后的各组分浓度数据传输到后台监控工作站，可自动生成浓度变化趋势图，通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现了对大型变压器内部运行状态的在线监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行状况。弥补了试验室色谱分析监测周期长的不足，为保证变压器安全经济运行和状态检修提供重要依据。
图1系统工作流程图
3案例分析
2016年7月17日，通过在线油色谱监测装置后台发现110kV雅苑站#2主变绝缘油色谱总烃增长异常，超出注意值。如下
图：
图2 110kV雅苑站#2主变绝缘油在线色谱数据
图中显示，于7月16日至17间，油中色谱总烃迅速增长，并超出规程注意值150uL/L，超出注意值。且乙烯、甲烷增长最快，乙烷也有一定增长。
7月18日，对主变绝缘油进行离线取样，数据如下表:
表1 110kV雅苑站#2主变绝缘油在线油色谱离线取样检测数据
本体上、下部油样与在线油色谱情况一致，超过规程注意值，且以C2H4(乙烯)、CH4(甲烷)含量最高。
3.1缺陷原因分析
(a)油位数据的分析。雅苑站#2主变本体绝缘油于2016年5月5日开展过离线油色谱检测，数据正常，如表2：
结合在线色谱曲线，证明总烃含量为7月16日至17间增长并超规程注意值。且根据离线油样检测，判断异常点应该在主变本体内，电缆油箱内部正常。利用三比值法计算编码为022，判断主变内部有高温过热缺陷，过热点温度可达700℃以上。
表2 110kV雅苑站#2主变05月05日本体绝缘油取样检测数据
(b)红外及铁芯接地。对主变红外及铁芯接地电流检测，均未见明显异常。
(c)停电检查。7月20日对主变停电试验，发现高压1-9a档直阻不平衡率均超出规程值2%，达3%以上，且A相均较另外两相相同档高出15mΩ左右，其它档位不平衡率正常均在0.6%以下。反复来回调档后，直阻异常仍存在。直阻数据如下表：
表3 110kV雅苑站#2主变故障处理前直流电阻试验数据
该主变为正反极调压，1-9a档调压绕线相对主变绕组为正极性接线，极性触头3与正极性触头4相接通，9c-17档调压绕线相对主变绕组为负极性接线，极性触头3与负极性触头12接通。9B档为中间档位，极性触头3不与正、负极性相触头相连接，主绕组不与调压绕组接通。
该主变采用MR公司生产的VIII350Y7610193WR型调压开关，如下图：
图3 V型开关外观图
造成直阻不良的部位极可能为上图中正极性接头4处，该触头在调压开关室内侧部位可与开关极性动触头相连接，而外侧则与调压绕组正极性的抽头4相连接。该两处均存有接触，均有接触不良造成直阻异常的可能，但内侧接触不良不可能造成本体绝缘油的异常，外侧则有可能。从而判断外侧接触不良的可能性更大。
为进一步排出调压开关内侧的影响，7月21日对调压开关室排油开盖检查，其三相调压开关极性切换动触头3与调压开室内侧的正极性静触头4外观均正常，无发热痕迹，也无油膜。直接通过调压开关室内侧的4、14极性触头对三相调压绕组进行测量。三相调压绕组直阻依次为：A相：75.1mΩ；B相：59.85mΩ；C相：60.9mΩ。A相仍较另外两相高出15mΩ，与开关调出前试验相吻合，验证直阻异常在主变油箱内部，且极可能为开关箱壁外侧A相极性接头部位。
对主变本体排尽绝缘油，打开人孔板可看到A相极接连接头。
拆除A相正极性4对应的导线两侧接头屏蔽罩。在拆开螺栓后，发现引线异常松动，螺栓可用手直接拧出。同时在摆动引线后，导线接头处的接触面处呈黑色状。引线拆卸后可看到引线线耳及A相触头接头有明显过热烧黑痕迹，如下图：
图4所拆除引线线耳及触头接头发热烧黑
3.2缺陷处理
根据上述排查，造成直阻异常及本体绝缘油总烃超标的根本原因为A相调压绕组正极性导线与调压开关外壁A相正极性接头4间的接头出厂时未紧固，接触不良造成。因6-7月份负荷持续偏高，主变日负荷变动范围大，接触部位持续电流偏高，且每日呈周期性冷热变换，造成接触部位电阻不断增大，发热不断恶化，在接触点形成局部高温热点，致使绝缘油分解，析出甲烷、乙烯等特征气体，暴露出厂家制造中人员作业及质量管控的疏忽。
将引线线耳及A相触头接头进行打磨清洁处理，恢复安装，并检查其他触头接线。复测各档位三相直阻，不平衡率均合格，且在0.6%以下。
之后对变压器进行真空注油、热油循环。检修完成后，再次对主变开展电气预试及油样检测，均正常。主变于07月28日15：00恢复供电。
4结束语
本次缺陷是通过变压器油中溶解气体在线监测装置及时发现，根据色谱组分分析、直阻试验判断出变压器内部存在局部过热故障，经调压开关吊出及主变排油开盖检查逐步有序地的确定故障点的。可见利用变压器油中在线监测装置能及时发现变压器内部早期故障气体的发生和演变过程，及时发现潜伏性故障，为保证主变安全经济运行发挥积极作用，是保证电网系统安全经济运行的重要手段。
参考文献
[1]DT/L722‐2014,变压器油中溶解气体与判断导则[S].
[2]河南中分仪器股份有限公司,中分3000变压器油色谱在线监测系统技术资料[Z].
[3]河南电力技师学院，油务员[M]北京：中国电力出版社，2008.
论文作者:李磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/27
标签：在线论文; 极性论文; 变压器论文; 色谱论文; 绕组论文; 触头论文; 气体论文; 《电力设备》2018年第23期论文;