油色谱在变压器突发故障中的应用

油色谱分析在变压器突发故障中的应用引言：东营地区的雷雨天气致使两台变压器接连发生了突发性故障。变压器经受突发性事故后能否继续投运，成为要决策的必要问题。因油色谱分析对变压器突发事故的故障判断十分敏感，且该方法能判断出很多别的试验方法无法发现的缺陷，因此利用此法对这两台故障变压器进行了分析，并根据分析结果对设备的能否投运提出了建议。关健词：气相色谱变压器突发故障一、概述当变压器内部发生过热、放电等故障时，势必导致故障附近的绝缘物分解。分解产生的气体会不断地溶解在油中，不同性质的故障所产生的气体成分也不同，即使同一性质的故障，由于故障的程度不同，产生的气体数量也不相等。例如局部放电时会有氢气产生；较高温会有乙烯气体；电弧放电时会有乙炔气产生。因此，可以根据故障下产气的特征性来诊断故障性质。二、气体组份与内部故障特征有如下关系：表1浓度最大的气体异常的类型事故实例乙炔(C2H2)氢气(H2)电弧放电游离放电绕组匝间短路绕组烧断分接开关触头电弧弧短路甲烷(CH4)乙烯(C2H4)过热接触不良泄漏电流引起的过过热紧固部件松动分接开关触头接触触不良绝缘不良一氧化碳(CO))二氧化碳(CO22)固体绝缘过热电弧弧分解长期老化主变散热不良过负荷三、故障事例分析1、故障事例1:2005年8月东安变2#主变在雷雨天气时突发轻瓦斯动作。试验现场对变压器进行了常规的检测，绝缘电阻正常，直流电阻也正常，没有发现问题。由于是突发故障，产气快，一部分气体来不及溶解于油中就进入气体继电器。因此，我们不仅取油样而且要取气体继电器的气样来分析，结合油气样色谱分析结果来综合判断，并且根据气体继电器中气体颜色可初步确定一下故障的大致情况。但取回后的油气色谱分析结果令我们大吃一惊，其分析结果如下表所示：表22005/8/02分总烃5924.112018.232386.79651.223352.140.922608.776612.13143.02220.593170.5531.56183.134.32128.96347.94从表中数据可以看出，因其乙炔含量为2608.77ul/l，基本上可以断定变压器存在放电现象，但氢类及烃类气体含量非常高，总烃含量是注意值１５０ul/l的１００多倍，且甲烷及乙烯是总烃的主要成分，二氧化碳含量也非常高。由此可以判断该变压器存在严重的过热故障，过热使固体绝缘材料分解出上述气体，故障点温度大概为：196Ｌｏｇ（2386.79／2018.23）＋660＝674.28℃。故建议该主变不得投运并立即吊芯检查，以免使故障扩大。接下来对该变压器进行了吊芯检查，整个铁芯吊出来后，立刻可看到高压B相线圈的绝缘材料已有被烧焦的痕迹，故障为高压线圈匝间短路，因存在短路故障造成很大的短路电流。回想吊芯前的检测，未发现问题的原因在于，按理说线圈匝间短路变压器的直流电阻应降低，但是由于该线圈本身的电阻值就很小，部分线圈匝间短路后其直流电阻变化不明显，故造成直流电阻也正常的假象，所以测变压器直流电阻时没有发现问题。2、故障事例22005年8月17日东辛变1#主变在雷雨天后发生重瓦斯动作，下表是它的油样、气样色谱分析数值：设备名称油中溶解气体组分分浓度（μl/l）H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2气样3920.166.1381580.303179.2628020.8225531.1318776.86655508.077油样1075300.991723.81618.211091.3969.72976.422755.75表32005／8／17根据表一看表三分析数据基本上可以判断设备内存在放电现象，因其乙炔含量为18776.86ul/l，占故障气体的主要成份。氢烃也远远超过注意值，可能的故障事例有：绕组匝间短路，绕组烧断，分接开关触头电弧短路。……总烃含量是注意值１５０ul/l的3００多倍，且甲烷及乙烯是总烃的主要成分，由此可以判断该变压器存在严重的过热故障，可能的故障事例：分接开关触头接触不良，绝缘不良……。因CO，CO2含量不高，初步判断故障点温度尙未使固体绝缘材料分解。根据计算估计故障点温度为：322Ｌｏｇ（1091.39／69.72）＋525＝906℃。故建议该主变不得投运并立即吊芯检查，以免使故障扩大。吊芯后发现分接开关接头处有明显的烧痕，变压器内部散落少许放电后的铜渣，油中炭素较多，其它情况目测良好。初步判断是由雷击引起过电压而引起的放电。根据此情况对此点进行了处理。故障处理完毕后，试投运此设备一段时间后发现运行正常。05／9／15又突发重瓦斯动作，取样后分析结果如下：表42005／9／15设备名称油中溶解气体组分分浓度（μl/lH2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2总气样91683.6555242.319011.891522.8870.63253.732007.463854.69油样335.701549.82949.89227.211134.4629.53706.082097.28由上表色谱分析数据看出，油、气中气体成份与上次故障时分析数据发生了明显变化。其中CO，CO2含量急剧增大，炔烃含量占总烃的主要成份。对照表1可判断出设备内部发生了触及固体绝缘的放电故障。下图是第二次重瓦斯动作后吊芯检查情况的现场照片：照片烧黑处为分接开关绝缘杆3档AB相的绝缘支架，显然已被击穿。由吊芯检查分析发现，造成重瓦斯动作和差动动作的直接原因是：分接开关三档AB相间的绝缘支架因电弧放电而被击穿。吊芯检查结果与色谱分析结果相符。四、总结很多实例证明，色谱分析是诊断变压器工作状态和判断故障性质的最有效方法之一。用气相色谱法对充油电气设备油中气体含量的分析，能判明设备存在的故障，更重要的是分析判断故障的性质，是过热性故障还是放电性故障及故障的大概部位是在裸金属部分还是介入了固体绝缘，从而进一步估计故障的危害性，以便及时采取措施，做出正确处理，防患于未然。参考文献［１］中华人民共和国电力行业标准ＤＬ