变压器内部过热性故障的分析论文_冯洋

摘要：针对变压器油色谱在线监测数据异常，及时跟踪分析，发现变压器内部从在过热故障，使故障消除在萌芽状态，确保了设备的安全性以及供电的可靠性，为检修方式的转变奠定了依据。

关键词：变压器；色谱；过热；分析

1、引言

变压在运行中难免有电能损耗并转化为热能，油浸电力变压器是依靠油的流动来散热的，变压器中任何一部位，如果其发热量大于预期值或散热量小于预期值，则高出标准规定的温升极限值则产生过热故障。变压器的过热故障在变压器运行故障中占很大比例，它会促使绝缘材料老化分接或烧坏金属部件。所以过热故障不能及时发现，随着故障的发展会造成设备损坏，酿成事故。实践证明，通过分析绝缘油中溶解气体及油中溶解气体在线监测装置，能及时的了解变压器的运行状况，识别早期故障征兆，判断出故障的严重程度及发展趋势行。

2、故障情况与油色谱分析结果

某变电站1台变压器绝缘油色谱在线监测装置数据呈现明显增长趋势，特征气体中以甲烷、乙烯增长较明显，乙炔痕量，一氧化碳、二氧化碳略微增长；同时，试验室色谱分析数据趋势与在线数据基本相同，见表1、表2。

表12号主变油中溶解气体组分含量

表2油色谱在线监测数据

3、故障的诊断与确定

3.1变压器内部故障的特征

在正常情况下，变压器油在热和电的作用下，逐渐老化和分解，会长生少量的低分子烃类，在故障处有纤维材料时，还会产生少量的CO、CO2。当变压器内部存在潜伏性的局部过热和局部放电时，就会加快产气的速度。对于不同性质的故障，绝缘物质分解产生的气体不同；而对于同性质的故障，由于程度不同而产生的气体数量也不同。所以根据绝缘油中溶解气体的组分和含量运用三比值法，可判断故障的性质及严重程度。

①热性故障是由于热应力造成绝缘加速老化。当变压器低温过热时，变压器油中氢和氢烃总量之比高于27%，而中温过热时氢占氢烃总量的27%以下；当高温过热时，特征气体的主要成分是乙烯，其次是甲烷，两者之和占总烃的80%以上。除乙烯、甲烷之外还有乙烷和氢，严重过热时，也会产生微量的乙炔，但其含量不会超过乙烯含量的10%。裸金属过热使周围的油受热分解，产生的气体主要是氢气和烃类。固体绝缘材料受热分解其特征气体是CO、CO2，随着温度的升高CO/CO2比值逐渐增大。

②放电性故障是由于变压器内部由于放电而使绝缘材料分解产生大量的气体。又可按产生电效应的强弱分为高能放电（电弧放电）、低能量放电（火花放电）和局部放电三种，当变压器高能放电时产生的气体主要是乙炔和氢气，但也有相当数量的乙烯和甲烷。低能放电由于放电能量小，一般总烃含量不高乙炔在总烃中占25%~90%，氢气含量占氢烃总量的30%以上。局部放电产生的特征气体主要是氢气，其次是甲烷，但也可能出现少量的乙炔。

③变压器内部受潮时，能引起局部放电而产生氢气，原因为水分在电场电解的作用下与铁反应，可产生大量的氢气。

3.2故障分析

根据色谱数据变化情况及上述故障情况的分析

①由于CO、CO2增幅不大，缺陷应基本不涉及固体绝缘。

②乙炔和氢气含量很少，说明内部无放电过热和油纸过热。

③以2011年7月8日油中溶解气体含量测定值作为三比值法的分析对象，由标准可知三比值编码为022。

④以2011年7月13日在线监测数值分析，乙烯与甲烷含量占总烃含量的95.76%，同时根据油中溶解气体组分含量依据公式t=322×lg(C2H4/C2H6)+525=322×lg(128.58/27.68)+525=740(e)。（表110日数据）

判断出该变压器内部存在大于700℃以上高温过热现象。而造成此热性故障发生的原因可能有三种：一是，接点间接触不良，如引线连接不良，分接开关接触不良，导体接头焊接不良；二是，磁路故障，铁芯多点接地和局部短路或漏磁环流或杂散磁通所引起的过热；三是，导线故障部分线圈短路或不同电压比并列运行引起的循环电流发热。

3.3电气试验方面

①对变压器进行精准测温：潜油泵测温、现场检查无异常，排除潜油泵过热；主变本体热量均匀，排除漏磁涡流。铁芯接地电流正常，排除多点接地。

②铁芯接地电流监测其值为1.3mA。

③直流电阻与出厂值比较无明显变化说明不存在线圈故障，试验数据如下表3：

表3直流电阻测试数据

④电气试验在运行档位下进行，运行过程中未进行调档，排除由于变压器分接开关故障引起的气体产生。

⑤变压器铁芯绝缘较以往试验数据比较明显降低。

3.4吊芯检查

为进一步查明原因和消除总烃不断增长的缺陷，变压器吊罩检查，在拆开铁芯接地套管后，发现变压器本体内部铁芯接地联片，因过长而跨接铁芯，搭接与部分铁芯上，接地联片部分烧断。

3.5原因确定

接地联片裸露且过长，随着变压器负载的增加，在运行中变压器铁芯震动加剧，一开始偶尔短接硅钢片，发生火花放电产生乙炔，随着运行时间增长，负载的变化，铁芯振动幅度的变化，铁芯接地联片就直接搭接在铁芯上，引起内部多点接地，产生的热量使总烃不断上升，又由于铁芯的两个接地点都是通过接地套管引出，故铁芯接地电阻和运行中测量到的接地电流均正常。

4、结论

实践证明，变压器油中溶解气体的色谱分析是一种有效检测变压器绝缘状况的手段，这类检测技术可以在设备不停电时进行，它能及时反映变压器内部绝缘浅在状况，根据测试结果对变压器在线评价，及时制定策略消除隐患确保设备的安全可靠运行，由于变压器内部故障行成和故障部位及故障类较多，要准确判断各种变压器故障部位和性质，还要结合高压试验等，并结合历年试验数据进行比对分析，这种监测手段使设备由定期维护方式转变成内部状态预知维护方式。

参考文献

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作者简介

冯洋,1987年02月,男,工程师/高级技师,工学学士,从事检修试验油务化验工作。

论文作者:冯洋

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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