某110kV主变总烃含量超标问题分析

某110kV主变总烃含量超标问题分析

李勋张雄清

（国网浙江省电力公司舟山供电公司）

摘要：本文介绍了一起通过变压器油色谱分析数据结合多种试验手段发现并判断变压器故障的实例，充分说明了油色谱分析对于变压器运行的重要意义。

关键词：变压器；油色谱分析；状态监测；三比值法

一、概况

国网舟山供电公司110kV惠民变1#主变为南京电力变压器厂生产，型号为SFSZ9-50000/110，出厂日期为2006年3月1日，投运日期2006年6月23日，接线组别为YNyn0d11，容量比为50000/50000/25000kVA。

2015年3月，在对110kV惠民变1#主变例行油色谱取样分析时发现，油色谱各组分含量均异常增长；2015年7月，总烃离线数据接近注意值（150μL/L）。发现色谱异常后，为保证变压器安全运行，自2015年7月-2016年1月对1#主变每周进行一次主变油色谱跟踪，数据显示总烃离线数据基本稳定在150μL/L左右。为了确定1#主变内部是否存在严重缺陷，在今年3月3日起至3月15日，实施对1#主变各侧带大负荷试验。

二、大负荷试验

大负荷试验前，110kV惠民变两台主变正常运行方式为1#、2#主变分列运行，1#主变110kV侧负荷较长时间保持在30—49MW水平，35kV侧负荷较长时间保持在20—42MW水平，10kV侧负荷较长时间保持在1—5.8MW水平，2016年夏季高峰1#主变110kV侧最大值负荷45MW，35kV侧最大值负荷30MW，10kV侧最大值负荷18MW。今年3月3日起至3月15日对1#主变各侧带大负荷试验，负荷数据如表1所示，油化数据由表2所示。

三、故障类型分析

三比值法是IEC推荐的一种方法，它实际上是罗杰斯比值法的一种改进。该方法是通过计算C2H2／C2H4、CH4／H2、C2H4／C2H6三种比值，根据已知的编码规则和分类方法，查表确定故障性质。编码规则和分类方法及相关列表分别如表3和表4所示。根据2016年3月18日数据，可以得出比值编码范围为（0,2,2），由表4可知故障类型属于700℃以上的高温过热故障。

根据日本月冈及大江等人的研究结果[1]，提出纯油分解时三比值与温度的关系,根据2016年3月18日数据可以大致计算出故障部位的温度T：

由上式可以得到故障点的温度大致在742℃。综上所述1#主变内部存在高温过热故障。

四、故障定位

1、1#主变自2006年6月投运到2015年3月，油色谱数据经正常，可以排除磁通集中引起铁芯的局部过热。

2、1#主变铁芯和夹件的接地电流均小于5mA,因此也可以排除铁芯多点接地造成的变压器内部过热。

3、每年的定期和迎峰度夏前的测温都没有发现变压器外壳温度异常，因此可以排除铁芯和外壳产生涡流引起变压器内部过热。

4、我们可以看出油中溶解气体中含有少量的C2H2，说明变压器内部除了过热还有放电，因此基本可以排除铁芯局部短路故障。如果是铁芯局部短路，油中溶解气体一般不会出现C2H2。

5、我们可以看出总烃含量与负荷有明显的关联，3月11日和3月14日高压侧和中压侧大负荷试验后总烃含量明显变大，C2H2也有所增加,可以判断故障和电流大小有关，是电流致热故障。由表1可知低压侧负荷与平时保持一致，因此总烃增加不可能是由于低压侧故障引起的，排除低压侧出现故障。铁芯局部短路故障与电压高低有关，而与电流无法，试验数据表明该故障不是铁芯局部短路故障。

6、在停电情况下做诊断试验，铁芯夹件绝缘良好，绕组的介损与电容量、变比试验数据正常，高、低压侧的直流电阻三相平衡符合要求，而中压侧在运行档位5档测得的直流电阻数据异常，对无载励磁开关进行调档操作后断续测量，发现无载励磁开关调档操作前A相直流电阻明显大于其它相。

国家电网输变电设备状态检修规程规定相间互差不大于2%（警示值）[2]。1#主变中压侧无载励磁开关调档操作前运行档位第五档相间误差达到9.9%，严重超出标准，因此可以判断中压侧回路存在接触不良故障。无载励磁开关调档操作后运行档位第5档相间误差1.36%，数据符合规定要求，这主要是由于操作后无载励磁开关触头接触表面的氧化膜、碳化膜和油垢被清除，接触电阻下降。综上所述，我们可以确定故障位置在无载励磁开关静触头上。

五、故障处理及原因分析

1、故障处理

2016年5月29日，在停电的情况下，检修人员从人孔进入变压器，对变压器故障进行排除。检修人员发现无载励磁开关A相静触头因发热变成黑色，且表面有放电痕迹。从图中我们可以知道变压器故障类型和故障部位和之前分析的一致。我们采取更换无载励磁开关A相静触头的处理方法，更换后中压侧直流电阻符合电力设备预防性试验规程要求。将1#主变真空滤油、变压器本体热油循环后，并进行相应的修后试验，各项数据合格，并重新投入运行。投运后，油色谱数据稳定且符合要求，故障排除。

2、原因分析

无载励磁开关A相静触头过热可能是由以下两个原因引起：第一点是运行中的变压器无载分接开关长期浸在高温的油中，且长期处于过高负荷状态下运行，油的老化可能引起分接开关触头出现氧化膜、碳化膜和油垢，造成接触电阻变大，接触电阻变大又使触头发热，如此反复最终导致变压器内部过热故障；第二点是由于无载分接开关A相触头本身接触不良，在变压器振动和电动力作用下，导致触头松动，引起变压器内部过热和放电故障。

六、结论

通过分析油中溶解气体和电气试验相结合，对故障进行准确定位并排除，消除了事故隐患，提高了供电可靠性。此次故障排除也是经验积累的过程，它警示我们在交接和预试试验时，对无载分接开关应先进行调档操作，去除触头表面的氧化膜、碳化膜和油垢，再进行中压侧直流电阻的测试，保证试验结果准确性和设备运行可靠性。

参考文献

[1]肖登明.电力设备在线监测与故障诊断[M].上海：上海交通大学出版社，2005.

[2]Q/GDW1168-2013输变电设备状态检修试验规程[S].国家电网公司，2013