试析变压器绝缘油气相色谱异常

蔡海斌于伟玲许倩楠

（国网辽宁省电力有限公司检修公司）

摘要：变压器是电力系统重要的电气设备，也是电力系统事故较多的电气设备，其运行状态直接影响系统的安全性水平。为了提高供电的可靠性，及早发现变压器的潜伏性故障，加强对变压器运行状态的监控至关重要。按照规程要求，定期对变压器绝缘油进行气相色谱试验，认真分析试验结果，能非常灵敏、有效地发现变压器内部的某些潜伏性故障。

关键词；气相色谱分析；电阻；介质损

前言

变压器在正常运行状态下，由于热和电的作用，绝缘油和有机绝缘材料会逐渐老化和分解，产生少量的气体（主要包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等多种气体）。当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会迅速增加。对绝缘油进行气相色谱分析，就是将溶解于绝缘油中的气体从油中脱出来，再注入色谱仪进行组分和含量分析，最后依据分析结果判断是否存在故障和故障的类型。

氢气一般是在变压器高、中温过热时产生；当变压器内部进水受潮时，氢气含量也很高，但其他气体成分不会增加。乙炔要在800℃～1200℃的温度下才能生成，当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。故其一般是在电弧的弧道中产生的，与放电性故障有关。甲烷和乙烷是在500℃的温度下生成，随着它们含量的增加，变压器常发生过热性故障。而一氧化碳和二氧化碳的产生则是因变压器固体绝缘材料的老化或过热造成的。对于开放式变压器，若总烃含量超过150uL/L，一氧化碳含量超过300uL/L，则设备有可能存在固体绝缘过热性故障。

一、气体含量异常的分析与应用

1.1举例1

2005年，某电站在变压器绝缘油定期送检中，发现1#主变绝缘油气相色谱分析报告中，各种气体含量与上次相比有异常增加，见下表。

从上表看，与上次试验报告对比，氢气含量上升较多，各种碳氢化合物（甲烷、乙烷、乙烯、乙炔4种烃类气体）含量均大幅上升，总量达到700uL/L，远大于150uL/L，分析可能存在固体绝缘过热性故障。从CO2/CO=18＞7说明固体绝缘材料的老化程度也较为严重，由于1#主变是1972年投运至今，这点较为正常，从上次的数据也可看出。

1#主变的型号SFS—20000/110结线组别：Y。/Y。/△—12—11额定电压：121000±2*2．5%/38500±2*2．5%/10500

鉴于1#主变的油气相色谱试验报告发现异常，1#主变申请停电，进行常规检查。检查瓦斯继电器发现，继电器上部聚集有一些气体，但尚未达到轻瓦斯动作的容量。做常规试验检查，检查结果分析见表2。

与2004年的试验数据基本相同，tgδ%＜1合格测量线圈直流电阻：高压侧和低压侧测量数据与2004年基本相同，没有发现异常。中压35KV侧（运行在第3档）：仪器：3395型电桥（折算为75℃的值）A°=0．1493351（Ω）B°=0．1493352（Ω）C°=0．1986955（Ω）

三相线圈电阻值最大误差：（C°－A°）/A°=（0．1986955－0．1493351）/0．1493351=33%，大大超过规程规定的允许值2%。大致判断问题出在中压35KV侧C相，为了进一步确定故障原因，调整分接开关至第2档。测量直流电阻：（折算为75℃的值）

A°=0．1513184（Ω）B°=0．1513386（Ω）C°=0．1545486（Ω）

一切准备就绪后，1#主变吊壳处理故障，检查发现中压35KVC相3档的静触头烧伤严重，动触头也有较大损伤，这与最初的分析判断基本一致。检查后分析其原因，这是一种老式的鼓形分接开关，动触头为盘形弹簧，与定触头之间的接触压力完全依靠盘形弹簧的弹性压力。运行年久，弹簧弹性变软，特别是那段时期35KV系统新增2条馈线，近区负荷增大，电流大增，可能使弹簧发生退火，弹簧压力大大降低，造成接触不良，发热烧伤触头，幸好发现及时，避免了一起触头烧毁事故的发生。更换分接开关后，组装变压器，换掉全部密封件，采用真空滤油机注油后，对主变进行热油循环干燥过滤，尽可能地除去绝缘油中的水分、杂质、气体，对变压器油进行再生净化，使其性能尽可能达到合格油标准，将1#主变再次投入运行。运行半个月后，再次做绝缘油气相色谱试验，报告见表3。

由于在吊壳检查中发现1#主变固体绝缘材料的老化程度较严重，加之山美35KV自供区负荷越来越大，20000KVA的容量已越来越无法满足负荷的要求，且老式变压器的自身损耗较大，半年后，这台变压器光荣的完成其历史使命。

2．2举例2

2007年3月，某电站2#坝变（SF9－16000/35）在一年一次的油样送检，其试验报告见表4。

从上表看出，各种碳氢化合物气体含量均较正常，只有氢气H2的含量比上次高出很多，而且＞150uL/L。分析判断，变压器可能受潮了。分析其原因，很可能是瓦斯继电器的渗油故障已经持续了较长时间，由于下雨的缘故，故障没被及时发现处理，潮气沿着渗油的地方进入到绝缘油中，导致变压器受潮。找出故障原因，确定处理方法，用真空滤油机，对坝变进行热油循环干燥过滤，滤掉油中的水分，同时，为了将线圈中的水分逼出，用大容量的直流弧焊机对线圈施加大电流进行烘干。经过36h的烘干处理，再次进各种试验检查结果均合格，将2#坝变投入运行。

结语

由于故障的及时发现，避免了一起绝缘击穿事故的发生。事故隐患虽然排除了，但这两起故障也充分暴露了工厂存在的一些问题，建厂30多年了，很多设备都已经严重老化，急需进行全面的更新改造。还有，虽然生产制度制定得较完善，但执行力度还有待提高。比如，值班人员在巡视设备时，如果能更认真点，早点发现#1主变瓦斯继电器有气体和2#坝变的渗油现象，故障的影响就会小得多。

参考文献：

[1]周明.浅谈变压器油色谱在线监测系统[J].中国新技术新产品.2012（04）

[2]黄皓炜.变压器油色谱在线监测系统的应用[J].浙江电力.2011（03）

[3]刘巍.大型变压器油色谱在线监测系统的主电路设计及应用研究[J].中国水运（下半月）.2011（05）

作者简介：

蔡海斌，1980年2月，男，汉族，籍贯：陕西西安，职称：工程师，学位：本科，研究方向：变压器油油质试验，变压器油气相色谱，单位：国网辽宁省电力有限公司检修公司

于伟玲。1987年6月，女，汉族，籍贯：吉林，职称：助理工程师，学位：本科，研究方向：变压器油油质试验，变压器油气相色谱，单位：国网辽宁省电力有限公司检修公司，

许倩楠，1990年2月，女，汉族，籍贯：浙江省，职称：无，研究方向：变压器油油质试验，变压器油气相色谱，单位国网辽宁省电力有限公司检修分公司，