干式變壓器的故障診斷

文摘：干式變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，其故障將嚴(yán)重影響供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，對(duì)干式變壓器進(jìn)行早期故障診斷，對(duì)于保證干式變壓器長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，減少不必要的停機(jī)，防止異常情況的發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：干式變壓器；故障；診斷

目前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)使用的大型干式變壓器多為油浸式變壓器。由于電場(chǎng)、熱量、濕度、氧氣等因素的影響，內(nèi)部干式變壓器油和固體絕緣材料會(huì)逐漸老化分解，產(chǎn)生少量氫氣、低分子烴類氣體、一氧化碳和二氧化碳，大部分溶解在油中。當(dāng)干式變壓器存在潛在故障或故障時(shí)，油中溶解氣體的量會(huì)相應(yīng)增加，較終導(dǎo)致氣體保護(hù)動(dòng)作。顯然，故障氣體的成分、含量和產(chǎn)氣率是診斷干式變壓器故障存在、發(fā)展和性質(zhì)的重要依據(jù)。通過(guò)檢測(cè)干式變壓器油的色譜狀況，對(duì)早期診斷干式變壓器內(nèi)部故障，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)具有重要意義。介紹了分析干式變壓器油中溶解氣體的診斷方法。干式變壓器故障診斷的優(yōu)勢(shì)油中溶解氣體分析不僅是一門學(xué)科，也是一門故障診斷方法的藝術(shù)。正確的診斷離不開科學(xué)原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，離不開不同學(xué)科知識(shí)的綜合，離不開不同專業(yè)(如化學(xué)、電氣等專業(yè))人員的配合。).通過(guò)對(duì)油中氣體的分析，對(duì)內(nèi)部故障和故障性質(zhì)(包括故障類型、故障嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì)等)的早期診斷具有重要的指導(dǎo)意義。)干式變壓器，實(shí)現(xiàn)干式變壓器不間斷電源檢測(cè)、早期故障診斷等安全生產(chǎn)要求。2干式變壓器產(chǎn)氣故障類型及油中氣體特征2.1過(guò)熱故障過(guò)熱故障產(chǎn)生的氣體主要是甲烷和乙烯，乙烯是主要成分。如果涉及固體絕緣材料，會(huì)產(chǎn)生更多的CO和CO2。如果沒有CO或CO2，可能是裸機(jī)局部過(guò)熱故障。2.2放電故障(1)高能放電故障，也稱為電弧放電故障。這類故障產(chǎn)氣量大，產(chǎn)氣量大，用測(cè)量油中溶解氣體的方法很難對(duì)其進(jìn)行預(yù)診斷。往往是在故障發(fā)生后(如干式變壓器輸輕氣)，才能根據(jù)油中氣體和氣體成分的分析，診斷出干式變壓器故障的性質(zhì)和嚴(yán)重程度。高能放電的故障氣體主要是乙炔和氫氣，其次是乙烯和甲烷。如果涉及固體絕緣，CO含量也高。(2)低能放電故障。一般是電火花放電，其故障氣體主要是乙烯和氫氣。由于其失效能低，總烴一般不高。(3)局部放電故障。其產(chǎn)氣的特點(diǎn)是氫組分較大(占?xì)錈N總量的85%以上)，其次是甲烷。局部放電的后果是絕緣老化。如果任其發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致絕緣損壞，甚至引發(fā)事故。2.3潮濕故障氣體的特點(diǎn)是存在大量氫氣。如果不及時(shí)處理，任其發(fā)展，必然會(huì)導(dǎo)致放電故障，甚至造成設(shè)備損壞。3干式變壓器的故障診斷方法3.1故障診斷(1)測(cè)量故障的特征氣體含量(分析數(shù)據(jù))，并與油中溶解氣體含量的注意值進(jìn)行比較。如果氣體濃度達(dá)到關(guān)注值(總烴和氫氣的關(guān)注值為150ppm，乙炔的關(guān)注值為5ppm)，則應(yīng)予以關(guān)注，并加強(qiáng)跟蹤分析，查找原因。(2)雖然注意值可以作為反映故障概率的參考，但由于受油中氣體含量、干式變壓器容量、運(yùn)行方式、使用壽命等相關(guān)因素的影響，僅根據(jù)注意值的分析結(jié)果很難正確診斷干式變壓器故障的嚴(yán)重程度，永遠(yuǎn)不能作為區(qū)分設(shè)備是否有故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮產(chǎn)氣率的影響，重點(diǎn)區(qū)分診斷出的干式變壓器和檢查出的特征氣體。只有這樣，我們才能根據(jù)分析進(jìn)一步確定干式變壓器是否有故障，并對(duì)故障的性質(zhì)做出初步估計(jì)

(4)為了找出產(chǎn)生氣體的真正原因，避免非故障原因造成的誤判，還應(yīng)充分了解被診斷的干式變壓器的結(jié)構(gòu)、制造、安裝運(yùn)行、維護(hù)和輔助設(shè)備，并結(jié)合色譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而正確診斷干式變壓器是否有故障。3.2用三比值法(五種特征氣體的三個(gè)比較值)診斷干式變壓器的故障類型(1)三比值法的編碼規(guī)則和判斷方法見表1和表2。

(2)應(yīng)用三比值法的注意事項(xiàng)只有根據(jù)各組分含量的注意值或產(chǎn)氣率的注意值有理由判斷可能發(fā)生的故障時(shí)，才能進(jìn)一步用三比值法判斷故障的性質(zhì)，但該比值對(duì)于氣體含量正常的干式變壓器是沒有意義的。表2中每個(gè)故障對(duì)應(yīng)一組比值。對(duì)于多個(gè)故障的聯(lián)合作用，可能找不到對(duì)應(yīng)的比值組合。實(shí)際工作中可能會(huì)出現(xiàn)表2未包括的比率組合，部分組合的判斷需要進(jìn)一步研究分析。例如，121或122對(duì)應(yīng)于過(guò)熱和放電共存的一些情況；202或201對(duì)于帶有載調(diào)壓的干式變壓器，還應(yīng)考慮開關(guān)油室可能泄漏到干式變壓器油箱的情況。

3.3用平衡判據(jù)法診斷干式變壓器故障類型(1)通過(guò)分析比較油中溶解氣體和氣體繼電器中游離氣體的濃度，可以判斷游離氣體和溶解氣體是否平衡，進(jìn)而判斷故障的持續(xù)時(shí)間。(2)利用各組分(I)的奧斯瓦爾德系數(shù)(Ki)，我們可以計(jì)算出油中溶解氣體各組分的理論值(Coi)，或者由油中溶解氣體各組分的值(Coi)計(jì)算出游離氣體各組分的理論值(Cgi)，然后進(jìn)行比較。當(dāng)氣相和液相達(dá)到平衡時(shí)，對(duì)于特定的氣體，COI=KI * CGI。當(dāng)理論值與實(shí)測(cè)值近似相等時(shí)，可認(rèn)為氣體在平衡閾值以下釋放。這里有兩種可能：一種是故障氣體各成分含量很小，說(shuō)明設(shè)備正常；另一種是溶解氣體含量略高于游離氣體含量，這意味著設(shè)備產(chǎn)氣緩慢

的潛伏性故障。 ②如果氣體繼電器中的故障氣體含量明顯超過(guò)溶解氣體含量，則說(shuō)明釋放氣體較多，設(shè)備存在產(chǎn)生氣體較快的故障。4 干式變壓器故障診斷的步驟 （1）將試驗(yàn)結(jié)果中的幾項(xiàng)主要指標(biāo)，如：總烴、甲烷、乙炔、氫氣等，與油中溶解氣體含量注意值進(jìn)行比較，同時(shí)注意進(jìn)行產(chǎn)氣速率與總烴產(chǎn)氣速率注意值的比較，短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加，但尚未超過(guò)油中溶解氣體含量注意值，也可判為內(nèi)部有異常情況；有的設(shè)備因某種原因氣體含量基值較高，超過(guò)其對(duì)應(yīng)設(shè)備油中溶解氣體含量注意值，但增長(zhǎng)速率低于其產(chǎn)氣速率注意值，仍可認(rèn)為屬正常設(shè)備。 （2）當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，可用三比值法對(duì)故障的類型作出判斷。 （3）在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體的情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果按平衡判據(jù)，與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。  （4）根據(jù)上述結(jié)果及其他檢查性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如：測(cè)量繞組直流電阻空載特性試驗(yàn)、絕緣試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)和測(cè)量微量水分等結(jié)果，并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、檢修等情況，綜合分析、判斷故障的性質(zhì)及部位，依據(jù)具體情況對(duì)設(shè)備采取不同的處理措施，包括縮短試驗(yàn)周期、加強(qiáng)跟蹤監(jiān)視、限制負(fù)荷、近期安排內(nèi)部檢查、立即停止設(shè)備運(yùn)行等。通過(guò)合理安排檢修、落實(shí)針對(duì)性措施，防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生，避免非計(jì)劃停運(yùn)，確保設(shè)備安全運(yùn)行。5 結(jié)束語(yǔ) 干式變壓器是電廠中的重要設(shè)備之一。雖配有避雷器、差動(dòng)、接地等多重保護(hù)，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場(chǎng)及熱場(chǎng)不均等諸多因素，事故率仍很高，惡性事故和重大損失也時(shí)有發(fā)生。因此，利用先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，開展氣相色譜分析，實(shí)行狀態(tài)維護(hù)模式與檢修，對(duì)防止油質(zhì)劣化和早期診斷干式變壓器潛伏性故障具有積極的作用，可保證電力供應(yīng)更加安全可靠。

來(lái)源：江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)