110kV银杏变电站1号主变异常原因分析

周宝锋

[摘要] 通过气相色谱分析，发现变压器油中特征气体含量异常增长，之后逐步发展为烃类气体含量远超注意值，并对其产生原因进一步综合分析判断。

[关键词] 电流互感器 色谱分析

中图分类号：TM452文献标识码： A

色谱分析的作用

气相色谱分析在绝缘技术监督中具有很重要的作用，已日益受到重视并得到广泛应用，这一检测技术既是在设备不停电情况下进行检测，又可定期对运行中的充油电气设备内部绝缘状况进行监测，能尽早发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障，且对故障性质做出判断，以此消除隐患，确保设备安全可靠运行。

1设备基本概况

110kV银杏变1号主变由山东烟台东源变压器厂于2007年7月制造，设备型号为SFSZ10-20000/110,油重11.85吨（变压器油采用克拉玛依炼制的45号环烷基油），于2007年12月投入运行。

2 发现故障及原因分析

该变压器投运前各项试验数据均合格，投运30天后，故障气体氢气含量急剧上升，并且超注意值。以下是对该主变进行色谱分析及油的微水、击穿电压试验数据。（油性能试验数据见表1，色谱分析数据见表2）

表1 油性能试验数据

试验日期 45号绝缘油

击穿电压（kV） 微水（mg/L）

2008.1.27 51>35 11<35

2010.9.21 50>35 10.2<35

表2 色谱分析数据

试验日期 组分含量

H2 CO CO2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 总烃

2008.1.27 250.17 13.09 468.15 11.33 0.29 1.39 0.17 13.18

2008.3.1 415.23 29.19 566.33 10.81 0.29 1.79 0.16 13.05

2010.7.11 6170.02 172.21 2065.44 181.40 0.91 30.45 0.11 212.87

2010.9.21 8786.22 222.96 2265.44 247.40 1.00 36.60 0.11 285.11

从表1中的试验数据可以看出，绝缘油的击穿电压、微水合格，不存在绝缘油受潮，油中水份分解引起氢气含量升高的可能。经检查变压器无渗油现象，排除了雨水进入变压器内部的可能性。在正常情况下，充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在过热或电的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类、一氧化碳和二氧化碳气体，这些气体大部分溶解于油中。当充油电气设备内部存在潜伏性过热时，就会加快这些气体的产生速度，随着故障的发展，分解出的气体形成气泡在油中对流扩散，不断溶解在油中。从表2中的试验数据可以看出，甲烷（10.81）和乙烯（0.29）之和占总烃（13.05）的85%超过了80%。综合以上分析，初步判断为过热性故障。

经过对1号主变两年多的追踪分析，氢气含量上升到8786.22μL/L，甲烷、乙烯、乙烷含量有明显的大幅度增长，乙炔无增长趋势，总烃超注意值。

由于制造工艺和材质上的原因，新投运的变压器在投运初期的油色谱分析中，氢气含量呈上升趋势且超过注意值，其它特征气体没有异常，运行半年至一年后应达到稳定并呈下降趋势，而本公司现有的三台山东烟台东源生产的110kV变压器（含1号主变），不仅氢气含量超注意值呈上升趋势，且其它特征气体含量也呈上升趋势。其中1号主变的氢气含量高，烃类气体含量远超注意值，甲烷是总烃中的主要成分，乙炔含量稳定无增长，所以有可能存在局部放电性故障，利用产气速率和三比值法来进一步分析判断。

产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势更加直接和明显，可以进一步确定故障的有无及性质，它包括绝对产气率和相对产气率两种，判断变压器故障一定要用绝对产气率。

根据表2中的试验数据计算，油中氢气组分的绝对产气速率：

数值已大大超过密封式设备注意值（0.5ml/h）40.66倍。根据各组分含量的注意值和产气速率，用三比值法来判断故障类型，即

根据数值判断为110高能量密度的局部放电。

据1号主变的高压预防性试验数据显示，绝缘电阻以及铁芯对地绝缘较高，故排除了铁芯多点接地、铁芯短路等故障的可能。局部放电常常发生在油浸纸绝缘中的气体空穴内或悬浮带电体的空间内，根据特征气体法，变压器油纸绝缘中存在局部放电故障时，其主要电产气特征是氢气、甲烷、一氧化碳，次要气体是乙炔、乙烷和二氧化碳。并且一般情况下，氢气含量占氢烃总量的85%以上，甲烷占烃总量的85%以上。现1号主变本体内油中氢气含量是占氢烃总量的97%，甲烷含量占烃总量的87%，且含有少量乙炔，所以完全符合局部放电故障的性质。

3 结论

综合以上分析，可以认为制造工艺和内部材质是引起氢气含量超标，之后逐步发展为总烃含量超标的主要原因。若以这种状况继续投入运行，很可能发展为严重的放电故障，乃至变压器烧毁。建议将该主变退出运行，并与制造厂家共同进一步分析，排除一切可能的干扰因素，做出正确的判断。

4结束语

由于绝缘油中的溶解气体含量与充油设备间的关系很复杂，完全靠气相色谱分析结果判断故障的准确部位还是不可能的，应在气体分析的基础上，综合电气试验、运行、检修等情况，才能确切地判断故障。

参考文献：

1.DL/T722-2000变压器油中溶解气体分析和判断导则.中国电力出版社.2000年

2.GB/T7252-2002变压器油中溶解气体分析和判断导则.中国电力出版社.2002年

3.李孟超、王允平及张洪波.变压器油气相色谱分析使用技术.中国电力出版社.2010年

4.郭清海.典型变压器故障案例分析与检测.中国电力出版社.2010年