干式變壓器的故障診斷

文摘：干式變壓器是電力系統中的重要設備之一，其故障將嚴重影響供電的可靠性和系統的正常運行。因此，對干式變壓器進行早期故障診斷，對于保證干式變壓器長期安全可靠運行，減少不必要的停機，防止異常情況的發展具有重要意義。關鍵詞：干式變壓器；故障；診斷

目前國內電力系統使用的大型干式變壓器多為油浸式變壓器。由于電場、熱量、濕度、氧氣等因素的影響，內部干式變壓器油和固體絕緣材料會逐漸老化分解，產生少量氫氣、低分子烴類氣體、一氧化碳和二氧化碳，大部分溶解在油中。當干式變壓器存在潛在故障或故障時，油中溶解氣體的量會相應增加，較終導致氣體保護動作。顯然，故障氣體的成分、含量和產氣率是診斷干式變壓器故障存在、發展和性質的重要依據。通過檢測干式變壓器油的色譜狀況，對早期診斷干式變壓器內部故障，實現安全生產具有重要意義。介紹了分析干式變壓器油中溶解氣體的診斷方法。干式變壓器故障診斷的優勢油中溶解氣體分析不僅是一門學科，也是一門故障診斷方法的藝術。正確的診斷離不開科學原理和實踐經驗的結合，離不開不同學科知識的綜合，離不開不同專業(如化學、電氣等專業)人員的配合。).通過對油中氣體的分析，對內部故障和故障性質(包括故障類型、故障嚴重程度和發展趨勢等)的早期診斷具有重要的指導意義。)干式變壓器，實現干式變壓器不間斷電源檢測、早期故障診斷等安全生產要求。2干式變壓器產氣故障類型及油中氣體特征2.1過熱故障過熱故障產生的氣體主要是甲烷和乙烯，乙烯是主要成分。如果涉及固體絕緣材料，會產生更多的CO和CO2。如果沒有CO或CO2，可能是裸機局部過熱故障。2.2放電故障(1)高能放電故障，也稱為電弧放電故障。這類故障產氣量大，產氣量大，用測量油中溶解氣體的方法很難對其進行預診斷。往往是在故障發生后(如干式變壓器輸輕氣)，才能根據油中氣體和氣體成分的分析，診斷出干式變壓器故障的性質和嚴重程度。高能放電的故障氣體主要是乙炔和氫氣，其次是乙烯和甲烷。如果涉及固體絕緣，CO含量也高。(2)低能放電故障。一般是電火花放電，其故障氣體主要是乙烯和氫氣。由于其失效能低，總烴一般不高。(3)局部放電故障。其產氣的特點是氫組分較大(占氫烴總量的85%以上)，其次是甲烷。局部放電的后果是絕緣老化。如果任其發展，會導致絕緣損壞，甚至引發事故。2.3潮濕故障氣體的特點是存在大量氫氣。如果不及時處理，任其發展，必然會導致放電故障，甚至造成設備損壞。3干式變壓器的故障診斷方法3.1故障診斷(1)測量故障的特征氣體含量(分析數據)，并與油中溶解氣體含量的注意值進行比較。如果氣體濃度達到關注值(總烴和氫氣的關注值為150ppm，乙炔的關注值為5ppm)，則應予以關注，并加強跟蹤分析，查找原因。(2)雖然注意值可以作為反映故障概率的參考，但由于受油中氣體含量、干式變壓器容量、運行方式、使用壽命等相關因素的影響，僅根據注意值的分析結果很難正確診斷干式變壓器故障的嚴重程度，永遠不能作為區分設備是否有故障的唯一標準。在此基礎上，應充分考慮產氣率的影響，重點區分診斷出的干式變壓器和檢查出的特征氣體。只有這樣，我們才能根據分析進一步確定干式變壓器是否有故障，并對故障的性質做出初步估計

(4)為了找出產生氣體的真正原因，避免非故障原因造成的誤判，還應充分了解被診斷的干式變壓器的結構、制造、安裝運行、維護和輔助設備，并結合色譜分析數據進行綜合分析，從而正確診斷干式變壓器是否有故障。3.2用三比值法(五種特征氣體的三個比較值)診斷干式變壓器的故障類型(1)三比值法的編碼規則和判斷方法見表1和表2。

(2)應用三比值法的注意事項只有根據各組分含量的注意值或產氣率的注意值有理由判斷可能發生的故障時，才能進一步用三比值法判斷故障的性質，但該比值對于氣體含量正常的干式變壓器是沒有意義的。表2中每個故障對應一組比值。對于多個故障的聯合作用，可能找不到對應的比值組合。實際工作中可能會出現表2未包括的比率組合，部分組合的判斷需要進一步研究分析。例如，121或122對應于過熱和放電共存的一些情況；202或201對于帶有載調壓的干式變壓器，還應考慮開關油室可能泄漏到干式變壓器油箱的情況。

3.3用平衡判據法診斷干式變壓器故障類型(1)通過分析比較油中溶解氣體和氣體繼電器中游離氣體的濃度，可以判斷游離氣體和溶解氣體是否平衡，進而判斷故障的持續時間。(2)利用各組分(I)的奧斯瓦爾德系數(Ki)，我們可以計算出油中溶解氣體各組分的理論值(Coi)，或者由油中溶解氣體各組分的值(Coi)計算出游離氣體各組分的理論值(Cgi)，然后進行比較。當氣相和液相達到平衡時，對于特定的氣體，COI=KI * CGI。當理論值與實測值近似相等時，可認為氣體在平衡閾值以下釋放。這里有兩種可能：一種是故障氣體各成分含量很小，說明設備正常；另一種是溶解氣體含量略高于游離氣體含量，這意味著設備產氣緩慢

的潛伏性故障。 ②如果氣體繼電器中的故障氣體含量明顯超過溶解氣體含量，則說明釋放氣體較多，設備存在產生氣體較快的故障。4 干式變壓器故障診斷的步驟 （1）將試驗結果中的幾項主要指標，如：總烴、甲烷、乙炔、氫氣等，與油中溶解氣體含量注意值進行比較，同時注意進行產氣速率與總烴產氣速率注意值的比較，短期內各種氣體含量迅速增加，但尚未超過油中溶解氣體含量注意值，也可判為內部有異常情況；有的設備因某種原因氣體含量基值較高，超過其對應設備油中溶解氣體含量注意值，但增長速率低于其產氣速率注意值，仍可認為屬正常設備。 （2）當認為設備內部存在故障時，可用三比值法對故障的類型作出判斷。 （3）在氣體繼電器內出現氣體的情況下，應將繼電器內氣樣的分析結果按平衡判據，與油中取出氣體的分析結果作比較。  （4）根據上述結果及其他檢查性試驗數據，如：測量繞組直流電阻空載特性試驗、絕緣試驗、局部放電試驗和測量微量水分等結果，并結合該設備的結構、運行、檢修等情況，綜合分析、判斷故障的性質及部位，依據具體情況對設備采取不同的處理措施，包括縮短試驗周期、加強跟蹤監視、限制負荷、近期安排內部檢查、立即停止設備運行等。通過合理安排檢修、落實針對性措施，防止設備損壞事故的發生，避免非計劃停運，確保設備安全運行。5 結束語 干式變壓器是電廠中的重要設備之一。雖配有避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內部結構復雜、電場及熱場不均等諸多因素，事故率仍很高，惡性事故和重大損失也時有發生。因此，利用先進在線監測設備，開展氣相色譜分析，實行狀態維護模式與檢修，對防止油質劣化和早期診斷干式變壓器潛伏性故障具有積極的作用，可保證電力供應更加安全可靠。

來源：江西電力職業技術學院學報