變壓器內(nèi)部故障的色譜分析判斷處理案例

案例： 結(jié)合對謝家河變電站 1 # 主變進行的色譜監(jiān)督工作成功避免了變壓器燒毀的設(shè)備損壞事故，說明了利用氣相色譜分析技術(shù)檢測充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障是有效的。

•  前 言

早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)測變壓器等充油電氣設(shè)備潛伏性內(nèi)部故障對于電力生產(chǎn)安全、經(jīng)濟運行，防止事故發(fā)生和擴大，有著極為重要的作用。氣相色譜分析技術(shù)具有分析速度快、準確性高的特點。利用氣相色譜法分析充油電氣設(shè)備絕緣油中溶解氣體含量，定期對運行設(shè)備進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部早期潛伏性故障并對故障設(shè)備進行跟蹤分析，掌握故障發(fā)展趨勢，及時進行檢查處理，防止事故發(fā)生，確保充油電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟、可靠運行，在今后的狀態(tài)檢修工作中將起到越來越重要的作用。

•  分析過程

滇中電業(yè)局 220KV謝家河變電站是滇中電網(wǎng)的樞紐站，承擔著電網(wǎng)內(nèi)80%以上的負荷。容量為150MVA的謝家河變 1 # 主變是該局容量大的變壓器。2000年1月10日色譜分析發(fā)現(xiàn)其總烴超標，總烴為385×10 -6 L/L，應(yīng)用三比值法進行判斷，三比值編碼：022，故障性質(zhì)為高于700℃以上的高溫過熱。

經(jīng)過縮短試驗周期進行多次取樣分析，證明該設(shè)備總烴超標呈緩慢上升趨勢，并且氣體含量隨著主變負荷的增加而增加，隨著主變負荷的降低而減少，呈現(xiàn)一定的規(guī)律變化，沒有明顯的增長趨勢。

相應(yīng)的電氣試驗、紅外成像儀測溫也沒有發(fā)現(xiàn)異常，只是變壓器上蓋與底座的連片上用鉗形電流表測出的電流有 100A左右，超出正常運行值，初步判斷是鐵芯上夾件緊固件與變壓器外殼接觸，鐵芯與變壓器外殼形成較大的環(huán)流，產(chǎn)生過熱。2000年7月10日變壓器退出運行，進行相應(yīng)的電氣試驗，電氣試驗合格。其他檢查也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的故障點，初步判斷的故障部位*跡象，故障點難以找到，于是僅對鐵芯上夾件緊固件部分和套管引線接頭進行處理并對變壓器油進行脫氣處理后于2000年7月19日投入運行。

變壓器投入運行后，經(jīng)過不間斷的色譜分析， 12月19日色譜分析結(jié)果總烴再次超標，應(yīng)用三比值法進行判斷，三比值編碼：022，故障性質(zhì)為高于700℃以上的高溫過熱。再次取樣分析仍然是總烴超標。連續(xù)分析總烴含量呈緩慢上升趨勢。

通過對變壓器運行情況進行分析，發(fā)現(xiàn)該變壓器平時的運行負荷都在 45—65MVA之間，zui高時也只到90MVA，僅有額定負荷的2/3，于是增加該變壓器的運行負荷，在負荷高峰時取樣分析。2月13日上午主變增加至滿負荷后，分別于上午、下午、晚上在負荷高峰時取樣分析，發(fā)現(xiàn)乙炔同時超標；2月13日晚取樣后將變壓器負荷降低，連續(xù)取樣分析，總烴增加，乙炔降低；2月21日上午取樣分析發(fā)現(xiàn)乙炔含量迅速上升到44.5×10 -6 L/L ，氫氣超標，總烴增加，應(yīng)用三比值法進行判斷，三比值編碼： 102，故障性質(zhì)為高能量的電弧放電，下午再次取樣分析，乙炔含量仍然是41.8×10 -6 L/L ，說明變壓器故障性質(zhì)已經(jīng)從高溫過熱發(fā)展到高能量的電弧放電。

將變壓器退出運行后，進行電氣試驗，電氣試驗其他項目與上次試驗結(jié)果變化不大，只有 110KV 側(cè)直流電阻測試各相繞阻電阻相互間的差別遠大于三 相 平均值 2% 的標準，其中 B 相線圈直流電阻值較大，初步認為是 110KV B 相線圈存在故障，通過電氣試驗縮小了故障的查找范圍。

•  故障檢查情況

經(jīng)過吊罩檢查， 3月15日在吊出110KV B相線圈，拆出圍屏后，發(fā)現(xiàn)線圈中部有大量燒熔的銅珠和碳粒，在線圈第四十匝換位處有大片燒黑的痕跡，還有一塊長約4—5cm的燒熔的銅珠，剝開故障點檢查，其原因為匝間短路形成電弧放電。該線圈的每一匝由兩根扁銅導(dǎo)線迭繞組成，其中一匝的一根已斷，另一根已燒損近2/3， 另 一匝燒斷一根，相鄰絕緣紙大面積碳化。若不及時退出運行進行處理，導(dǎo)線*燒斷后，故障將會進一步擴大，導(dǎo)致變壓器嚴重?zé)龤А?/p>

經(jīng)現(xiàn)場初步分析，認定故障不是由換位焊接點焊接質(zhì)量所致（焊接點清晰可見，焊疤良好），有兩種可能：一是由金屬異物造成的匝間短路，因線圈之間靠的較緊，此金屬異物可能是在線圈組裝時已留下，變壓器投運后在電磁震動力的作用下， 此異物作機械運動，破壞了 與之連接的相鄰線圈絕緣，后導(dǎo)致?lián)舸┓烹?，且前期的放電屬間歇性，并有高溫產(chǎn)生，對該變壓器增加負荷時，在較大的負荷電流作用下，故障點溫度持續(xù)升高，當匝間絕緣全部碳化即形成匝間擊穿短路；第二種可能是導(dǎo)線原已受損（機械外力破壞），且其導(dǎo)電性能已較差（當其接觸面積減少到 1/2至1/4時，檢查其直流電阻是不可能被發(fā)現(xiàn)的）而在出廠和交接試驗時，未能檢出。運行后在負荷電流的作用下，該點產(chǎn)生了持續(xù)性的過熱，但因負荷不大，一直處于過熱狀態(tài)。在負荷大幅上升后，該點過熱加劇并首先熔斷引弧，但其弧光能量較小，在油流方向的作用下，以及斷口的形狀，此電弧更多的對另一匝線圈產(chǎn)生作用，直至其間兩層絕緣碳化后擊穿形成匝間短路。現(xiàn)故障點已找到，具體原因仍在進一步分析中。該變壓器故障消除后到現(xiàn)在一直正常運行。

利用色譜連續(xù)跟蹤分析，在故障有明顯變化時，及時將變壓器退出運行，成功地避免了一起大型變壓器燒毀的重大設(shè)備損壞事故，甚至是電網(wǎng)事故。這次故障的發(fā)現(xiàn)和及時處理，充分說明了利用氣相色譜分析技術(shù)檢測充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障是非常有效的方法，同時也為狀態(tài)檢修工作積累了一定的經(jīng)驗。