變壓器內部故障的色譜分析判斷處理案例

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

•  前 言

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

•  分析過程

滇中電業局 220KV謝家河變電站是滇中電網的樞紐站，承擔著電網內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日色譜分析發現其總烴超標，總烴為385×10 -6 L/L，應用三比值法進行判斷，三比值編碼：022，故障性質為高于700℃以上的高溫過熱。

經過縮短試驗周期進行多次取樣分析，證明該設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，呈現一定的規律變化，沒有明顯的增長趨勢。

相應的電氣試驗、紅外成像儀測溫也沒有發現異常，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流，產生過熱。2000年7月10日變壓器退出運行，進行相應的電氣試驗，電氣試驗合格。其他檢查也沒有發現明顯的故障點，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，經過不間斷的色譜分析， 12月19日色譜分析結果總烴再次超標，應用三比值法進行判斷，三比值編碼：022，故障性質為高于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，發現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，發現乙炔同時超標；2月13日晚取樣后將變壓器負荷降低，連續取樣分析，總烴增加，乙炔降低；2月21日上午取樣分析發現乙炔含量迅速上升到44.5×10 -6 L/L ，氫氣超標，總烴增加，應用三比值法進行判斷，三比值編碼： 102，故障性質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已經從高溫過熱發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果變化不大，只有 110KV 側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

經過吊罩檢查， 3月15日在吊出110KV B相線圈，拆出圍屏后，發現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，導線*燒斷后，故障將會進一步擴大，導致變壓器嚴重燒毀。

經現場初步分析，認定故障不是由換位焊接點焊接質量所致（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，后導致擊穿放電，且前期的放電屬間歇性，并有高溫產生，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；第二種可能是導線原已受損（機械外力破壞），且其導電性能已較差（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現的）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，該點產生了持續性的過熱，但因負荷不大，一直處于過熱狀態。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生作用，直至其間兩層絕緣碳化后擊穿形成匝間短路。現故障點已找到，具體原因仍在進一步分析中。該變壓器故障消除后到現在一直正常運行。

利用色譜連續跟蹤分析，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備損壞事故，甚至是電網事故。這次故障的發現和及時處理，充分說明了利用氣相色譜分析技術檢測充油電氣設備內部故障是非常有效的方法，同時也為狀態檢修工作積累了一定的經驗。