基于色谱分析法的变压器故障诊断技术及其应用

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1、冶金之家网站基于色谱分析法的变压器故障诊断技术及其应用李超(首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源与环境部，河北唐山063200)摘要：对电力变压器的常见内部故障进行阐述与分析，给出运行状态下变压器主要的测试与检测手段。对基于色谱分析法的故障诊断技术给出了方法，并通过对首钢京唐220kV级变压器含有氢气的故障分析及处理，说明变压器故障诊断除了色谱分析数据外，还要结合现场实际、设备运行情况，才能进行准确的判断。关键词：变压器；故障诊断；色谱分析1引言电力变压器是电网中主要的电气设备之一，在电力系统中占有极其重要的地位，其能否安全可靠运行，直接关系到电网的稳定。要使主变

2、压器安全运行，提高供电可靠性，除了要选用技术先进、质量过硬的变压器以外，关键是要不断提高主变压器的运行、维护、检修水平。而故障诊断技术则为此提供了一种有效的手段。2变压器常见故障分析变压器故障可分为内部故障和外部故障。在变压器出现故障时，要求运行人员提高故障判断的能力，积累经验，使变压器的故障得到正确判断及时处理。常见故障及原因如下：(1)导电回路过热故障。主要有引线接触不良、线圈导线接头焊接质量差以及虚焊、过负荷运行等，都会导致导电回路局部过热。(2)绝缘水平下降。如变压器进水受潮、油质不良以及变压器内部局部过热造成的绝缘损坏及绝缘材料(如纸绝缘材料)的老化

3、分解。(3)产气故障。有过热和放电两种类型。放电故障可分为局部放电和其他形式的放电。过热故障包含导体故障、磁路故障、接触不良。(4)调压开关故障。调压开关触头没有到位，调压接头引线松动，调压出头烧毛，调压出头接触压力不够，还有有载调压开关中的切换开关接触不良，过渡电阻断线、调压滑档等。(5)变压器绕组变形。如运输过程中发生绕组移位或发生出口短路时。(6)变压器渗油。密封老化、连接件松动或因环境温度恶劣、变化较大造成密封件热胀冷缩引起的渗漏。(7)套管故障。进水受潮、油介损不合格，制造缺陷或运行中末屏接地不良等造成的套管绝缘不良、损坏。3变压器运行状态的主要测试

4、和检测手段(1)测量回路直流电阻值。直流电阻是测试方法比较简单的试验，同时可以直观地确认绕组、引线、调压开关等导电回路是否正常。(2)绝缘性能测试。通过绝缘电阻、吸收比、极化指数、介损、电容量(包括套管电容)、泄漏测试等试验可掌握变压器的绕组绝缘水平和铁芯对地绝缘。(3)绕组变形测试和低压短路阻抗测试。可以掌握变压器出口短路后变压器绕组是对否变形移位。(4)远红外测温。通过远红外测温可以随时掌握各出线引线接触是否良好。(5)有载调压开关性能测试。通过有载调压开关切换时间、周期、切换的波形测量可以掌握变压器的有载调压开关性能是否良好。(6)铁芯接地电流检测。可以

5、判断变压器是否多点接地。(7)油中溶解气体色谱分析。通过分析绝缘油中溶解气体的组成成分及含量浓度，来判断变压器内部是否存在过热性故障，局部放电、电弧放电故障等，它是判断变压器运行状态的重要手段之一。不同故障类型所对相应的产气成分如下：冶金之家网站4基于油色谱分析方法的变压器故障诊断技术变压器运行时出现内部故障原因往往不是单一的，一般存在热点的同时还有局部放电，并且故障是在不断发展变化的。因此在判断设备有无故障及严重程度时，要根据设备运行的历史记录和外部因素进行综合判断。下面结合我公司220kV电压等级电力变压器的油色谱分析实例来共同探讨各种诊断方法在实际故障判

6、断中的具体运用。首钢京唐公司220kV铁钢站3#电力变压器SFSZ-240MVA220kV/115kV/10kV是天威保变电气股份有限公司生产制造的。2008年1月出厂、7月投入运行，在投运前的交接试验中，交流耐压、介质损耗、绝缘监测均合格。但2010年3月的变压器油色谱分析报告中发现氢气超标(注意值150×10-6)。鉴于该变压器在此前使用中未曾发现有任何异常状况。为了确保生产任务的完成经研究决定对其实行监护运行、并作油跟踪分析实验以进一步查明故障原因。2010年10月的油色谱分析报告中再次显示氢气超标，并且有上涨趋势。对比《华北电网电力设备交接和预试规程》

7、，我们缩短了油样采集的周期。并对所测得的数据(见表1)进行分析。4．1应用三比值分析法如表2、表3所示，根据计算数据对照三比值编码原则我们可以看到近十次的比值编码均为010，根据编码我们初步判断该变压器内部可能存在高湿度、高含气量引起油中低能量密度的局部放电。冶金之家网站4．2产气速率法分析根据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定：密封式变压器总烃产气速率大于12mL/d，相对产气速率大于10%/月时，则认为设备有异常。此变压器油重21．6t，油型号为DB-25，密度为0．895t/m3，运用相对产气速率及绝对产气速率公式计算如表4。从产气速率的两个计算数

8、据来看该变压器的两大指标均在正常范围内