变压器内部常见故障分析江庆霞

　第18期总第268期

内蒙古科技与经济

InnerMongoliaScienceTechnology&EconomySeptember2012No.18TotalNo.268

变压器内部常见故障分析

江庆霞,康智瑞,吕向军

󰀁

(内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局,内蒙古包头　014030)

　　摘　要:对变压器内部常见故障如热性故障、电性故障及受潮产生的原因和特征气体进行了分析,并以包头供电局桥西2号变过热故障、福永4号主变放电故障及忽鸡沟2号变进水受潮故障为例,从色谱监测数据及故障发展过程及采取的技术措施等入手,对变压器内部常见故障进行了探讨。关键词:热性故障;电性故障;受潮;包头电网　　中图分类号:TM40(226)　　文献标识码:B　　文章编号:1006—7981(2012)18—0152—02　　近年来,随着包头地区电网的迅速发展,高耗能企业的不断增加,再加上国内生产的变压器质量参差不齐,变压器发生故障的概率在不断加大。同时,电力设备状态检修工作已经在内蒙古电力公司开展,定期检修正在向状态检修过渡,所以变压器内部故障诊断分析已成为预防变压器事故的发生及扩大的一种重要手段,对电力安全生产具有重要的意义。1　热性故障热性故障是由于有效热应力所造成的绝缘加速劣化,如果热应力只引起热源处绝缘油分解时,所产生的特征气体主要是甲烷和乙炔,二者之和一般占总烃的80%以上,而且随着故障点温度的升高,乙烯的比例将增加。通常热性故障产生的乙炔很少,一般低于500℃的过热时,乙炔含量不会超过总烃的2%,而严重过热时,其最大含量也超过总烃的6%。当过热已涉及绝缘材料时,还会产生大量的一氧化碳和二氧化碳。桥西2号变过热故障分析:包头供电局桥西2号变(见表1),2007年9月28日的检测数据中甲烷和乙烯之和为150.44󰀁L/L,占总烃的比例为91.5%,判断为低温过热,到了2011年10月份,已发展为高温过热,乙烯在总烃中所占比例也由原来的62%增加到66%。而该变压器的乙炔含量始终没有超过2%。包头供电局从2007年到2011年一直加强对该变压器进行色谱监测,到2011年11月发现该变压器具有高温过热的特征,及时对其进行了更换,避免了一场事故的发生。表1油色谱测试数据󰀁L/L　

取样日期2007-09-282010-04-072011-09-92011-11-13

H2

CO

CO2

CH4

C2H611.0819.6315.4432.21

C2H4103.42173.83128.2355.48

C2H22.852.526.83

总烃164.37260.61203.37514.6

155.861435.639985.3547.02181.631795.117254.9764.65155.141628.6913628.7157.73206.581401.7212831.17120.08

2　电性故障电性故障是在高电应力作用下造成的绝缘劣化,根据能量密度不同分为高能量放电、低能量放电,亦分为火花放电、局部放电和电弧放电。2.1　火花放电火花放电是一种间歇性放电,局部产生的能量最低,其特征气体是以乙炔和氢气为主,一般总烃不高。引起的原因一般有两种:󰀁悬浮电位引起火花放󰀁

电,如有载分接开关转换极性时的短暂电位悬浮,铁芯接地片接触不良引起电位悬浮,硅钢片磁屏蔽和各种紧固用金属螺栓与地的连接松动或变压器高压套管端部接触不良等均可能导致火花放电。󰀁油中杂质引起火花放电。在电场中,杂质首先极化,被吸引到电极附近,并按电力线的方向排列,于是在电极附近形成杂质“小桥”,如果极间距离不大,杂质又足够多,则“小桥”可能连通两个电极,流过很大电流,使“小桥”强烈发热,“小桥”中的水分和附近的油沸腾汽化,造成一个气体通道而发生火花放电。一般来说,火花放电不致很快引起绝缘击穿,主要表现在油色谱分析异常或轻瓦斯动作,比较容易发现和处理,但对其发展程度应引起足够的重视。2.2　局部放电局部放电产气特征一般烃总量不高,主要成分是氢气,其次是甲烷,通常氢气占氢烃总量的80%以上,甲烷与烃总量之比大于90%。当放电能量密度高时也可以出现乙炔,但乙炔占总烃的比例一般不超过2%。局部放电的原因一般是由于油中存在气泡或固体绝缘材料中存在空穴或空腔,变压器制造时质量不良,某些部位有尖角、毛刺、漆瘤等,承受的电场强度高也会出现局部放电。虽然局部放电能量密度不大,但若进一步发展将会形成放电的恶性循环,最终导致设备的击穿或损坏。2.3　电弧放电电弧放电是高能量放电,故障的特征气体是乙炔和氢气,其次是产生大量的乙烯和甲烷。一般乙炔占总烃的20%～70%,氢约占氢烃总量的30%～90%,并且在大多数情况下,乙烯含量高于甲烷。电弧放电以变压器线圈绕组匝、层间绝缘击穿最为多见,其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障。发生故障时产气急剧,气量大,往往气体还来不及溶于油中就释放到气体继电器中,并可能引起气体继电器动作。福永4号主变放电故障分析:2011年5月4日,福永4号主变因用户侧保险故障,造成重瓦斯保护动作,两侧断路器跳闸。主变型号SFPZ9-150000/220,出厂日期2004年8月,2005年2月正式带负荷,制造厂江西变压器厂。最大负荷为4.3万kW,全年平均上层油温30℃～40℃。该主变2008年9月份开始乙炔超出注意值,经过内蒙古电科院、包头供电局收稿日期:2012-08-13

作者简介:江庆霞(1971-),女,安徽太湖县人,毕业于武汉水利电力大学,电厂化学专业,学士学位,高级工程师,现从

事变电检修技术培训工作。

・152・　江庆霞,等・变压器内部常见故障分析

及厂家人员对主变油中气体含量及种类分析,初步认为内部存在轻微放电,可能是绕组层间存在绝缘损坏或者铁芯夹件定位钉与变压器油箱底部绝缘漆破损放电(该变压器铁芯夹件没有引出),因此类缺陷即使在现场吊罩,也不好发现和处理故障点,主变吊芯不具备条件(需250t吊车)。内蒙古电科院和厂家技术人员意见为该变压器继续坚持运行,缩短油色谱分析周期。到2010年9月,主变乙炔含量已达到25󰀁L/L,主变继续坚持运行,直到2011年5月,主变因用户侧保险故障,造成重瓦斯保护动作,两侧断路器204、304甲、乙跳闸,主变不得不返厂大修(见表2)。表2　油色谱监测数据󰀁L/L　

取样日期2008.08.01(本体油样)2008.09.03(本体油样)2010.09.09

210.49

(本体油样)2010.10.01(本体油样)2010.12.21(本体油样)2011.04.25(本体油样)2011.05.04(瓦斯气样)2011.05.04(本体油样)

631.75

714.89

58.10

13.37

75.26

24.96

171.69

156.93

436.40

548.61

18.59

3.93

18.43

8.59

49.54

2004.01.03(故障时本体油样)

626.37

39.05

159.80

371.94

11.94

139.99

439.10

573.06

11.45

2.77

10.81

0.51

25.54

H2

CO

CO2

CH4

C2H6

C2H4

C2H2

总烃

2012年第18期

变压器内部进水受潮时,油中水分和含湿杂质易形成“小桥”或绝缘中含有气隙均能引起局部放电,产生氢气,而且水分在电场作用下与铁反应也能产生大量氢气。3H2O+2Fe→Fe2O3+3H2

因此,在进水受潮的变压器中,氢气在氢烃总量中所占的比例很高。如果变压器进水过多,则有可能导致高能量放电故障。这时不仅表现为氢气高,而且其他烃类组分也会很高。例如,包头供电局农电公司管辖的忽鸡沟2号变,2004年1月3日重瓦斯动作,取样做色谱分析,经判断有高能量放电故障,停电吊芯检查发现放电点附近铁芯和口圈上有冰,原因是安装时变压器进行受潮严重,从而导致相间放电。发生故障时油色谱测试数据见表3。表3油色谱测试数据󰀁L/L

取样日期

H2

CO

CO2

CH4

C2H6

C2H4

C2H2

总烃

251.29415.181050.35

198.98657.24935.1657.1112.6973.2428.34171.38

238.28609.11524.9474.4518.8893.9721.02208.32

236.25621.12670.92112.9829.85150.6529.81323.29

2290.4018168.701198.583862.09101.693657.002005.459626.23

4　结束语综上所述,变压器内部故障虽然在性质上分为热性和电性故障两类,但是实际上对每台故障变压器,很有可能两种性质的故障会同时发生,采取哪种故障处理措施,应对故障性质,严重程度,油中气体饱和水平进行综合诊断,并在判断时结合变压器的运行状况、油简化试验结果、电气试验结果、历史监测数据及变压器的运行检修史进行综合分析,及时采取技术措施,缩短油色谱检测周期,避免事故的发生和扩大,但不要盲目采取紧急停电吊芯检查或停运等措施,以免造成不必要的停电损失。[参考文献]175.10622.32643.62126.8729.23180.7478.69415.53

　　从表2的数据可以看出,福永4号变故障从一开始的轻微局部放电,因用户故障受到冲击,最后发展到电弧放电。3　受潮)[1]　董其国.电力变压器故障与诊断[M].北京:中国电力出版社,2001.[2]　操敦奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查[M].北京:中国电力出版社,2005.・153・