张亮
国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古 通辽 028000
摘要：对油色谱分析方法及油中溶解气体含量在线监测系统进行简单的介绍，并应用油色谱分析方法对实际测量数据进行分析，同时应用三比值法对变压器可能存在的故障进行诊断。检修情况表明，诊断结果与实际情况相符。
关键词：色谱分析法；特高压；并联电抗器；故障
引言
油浸变压器类设备绝缘材料主要是绝缘油和油浸纸，设备在故障下产生的气体主要是来源于油和纸的热裂分解，油色谱分析就是根据故障时产生的气体在绝缘油中含量的多少，通过分析溶解于绝缘油中各种气体的组分，及时发现变压器类设备内部存在的局部放电或局部过热等潜伏性故障，随时掌握故障发展趋势。对电力设备有计划地进行油中溶解气体分析，可以及早发现电抗器内部存在的故障隐患，对故障作出较为准确的判断，有利于及时采取对策，避免和减少电力事故的发生。
1概述
本文针对某电厂1000kV并联电抗器三相变压器油气相色谱分析均不合格、铁芯接地电流过大展开调查。依据色谱分析数据、热成像结果，根据电力行业标准DL/T722—2000推荐的三比值法，判断电抗器内部的故障性质和故障程度，最终通过对电抗器吊罩检查，确定了故障原因。通过对电抗器铁芯接地回路串接电阻限制接地电流，对变压器油进行持续抽样检查，保障了设备的安全运行。
21000kV并联电抗器油色谱故障分析的实际应用
2.1电气试验数据分析
针对胪祯甲线高抗A相的严重故障，必须结合高压试验，以便更准确地判断故障的性质和发生部位．首先，对高抗A相进行超声波放电探测，按照电抗器底部、中部、上部划分3个水平截面，在电抗器油箱外壁上环绕水平面布置4个超声波传感器，依次测出底部、中部、上部的超声波信号，通过与背景超声波信号的比对，探测不到明显的放电，可能是放电源不在电抗器本体表面而位于深处所致;在高抗退运后吊罩前，对A相的绝缘电阻、介损及电容量进行测试，结果在合格范围内，判断不存在绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污现象．
2.2电抗器热成像正常
我们利用热成像技术对电抗器进行温度检测。通过热成像技术可以观察到，在2009年3月23日，电抗器运行最高点温度为27℃，电抗器周围环境温度为－6℃。电抗器与周围环境温差为33K，根据运行经验，运行中的变压器与周围环境温差不大于55K。同时变压器油温不大于75℃。热成像检测结果均符合运行要求，同时未观测到电抗器有显著高温点。
2.3电气试验故障诊断分析
对该电抗器A相进行诊断性电气试验和例行常规试验，进一步分析故障原因。绝缘油的水分、击穿电压和含气量进行测试，试验结果正常；对其进行耐压、介损、铁芯、夹件对地绝缘电阻、绕组连同套管对地绝缘电阻(吸收比)、绕组对地、套管介损及电容量、绕组直流电阻、泄漏电流现场测试，测试数据均未见异常。
2.4油色谱分析技术
1906年，俄国物理学家茨维特(Tswett)首先发现了色谱现象。20世纪60年代，日本工程技术人员开始利用气相色谱法分析变压器油中气体含量，来评估变压器运行状态和进行故障诊断。变压器油气分析的一般做法是，先采集充油电气设备中的油样，脱出油样中的溶解气体，然后用气相色谱仪分离、检测各气体组分，浓度用色谱数据处理装置或记录仪进行结果计算。按DL/T722的规定，变压器投运前、检修前后以及正常运行时均应定期进行油样取样分析，以便了解变压器油中溶解气体的含量及增长趋势。
随着脱气技术、传感器技术、计算机与人工智能技术以及油中溶解气体故障判断方法的不断发展，为了节省人力成本和降低劳动强度，以油色谱分析为核心技术的油中溶解气体在线监测系统应运而生，并在多个行业得到了广泛的应用。其工作流程是：变压器油通过油路循环单元收集到油气分离单元，溶解在变压器油中的特征气体经油气分离装置分离后，在内置微型气泵的作用下，进入定量管，定量管中的特征气体在载气作用下流过色谱柱，而后，气敏传感器按气体出峰顺序分别将特征气体变换成电信号，数据采集单元将采集到的电压信号经过A/D转换，上送到计算机系统。计算机软件计算出各组分和总烃的含量以及各自的增长率，当数据异常时，按照预设策略启动报警或故障诊断程序。
2.5电抗器继续运行，铁芯接地回路串接电阻
结合电抗器的重要性以及变电站服务年限，设备厂家采用成熟技术重新生产相同规格参数的电抗器。在更换新电抗器之前，对原电抗器变压器油脱气处理，增加变压器油采样频率，保证电抗器状态可控。针对铁芯接地电流过大，采取在铁芯接地回路串接电阻方案。通过实验可知，电抗器A、B、C铁芯接地回路分别串接100Ω、300Ω、250Ω、功率均为2kW的电阻，即可将铁芯接地电流限制在10mA左右，降低了铁芯内部因接地电流过大产生的油分解。
2.6吊罩检修，发现故障点
(1)铁芯与夹件间的绝缘损伤。对电抗器A、B、C三相吊罩检查，电抗器B、C相的铁芯上下铁轭处穿心螺丝表层绝缘物质碳化，有放电痕迹。A相仅上部穿心螺丝绝缘层碳化，铁轭与穿心螺丝接触处有放电烧痕。这是造成变压器油中总烃和氢气超标的主要原因，同时说明A相故障程度小于B、C两相，油化验数据也证实A相总烃含量约为B、C相的1/2。同时根据轻微的放电痕迹说明该故障发生时并没有剧烈拉弧放电，没有生成乙炔。变压器油在300℃～500℃时分解多种烃类气体，主要为甲烷、乙烷。(2)对铁芯进行绝缘检查。使用2500V兆欧表进行测量，发现A、B、C三相铁芯均小于1000MΩ。由此电抗器各相铁芯均存在多点接地现象，这导致电抗器铁芯接地电流过大。(3)散热器中变压器油有恶臭味。说明变压器油中存在大量甲烷。(4)铁芯矽钢片检查。发现电抗器铁芯存在多处矽钢片突起尖端。部分尖端有放电痕迹。(5)对电抗器各相绕组检查发现，绕组引线接头稳定牢固，接线头无放电、碳化现象，对绕组进行直阻测量，阻值均在标准范围内。(6)对电抗器底部油槽检查，未发现碳化颗粒和金属物。通过吊罩检查，发现电抗器内部故障与先前依据变压器油色谱分析、热成像结果、三比值法判断结果接近。
结语
通过对本案例的分析和验证，提出了以下措施和建议：(1)通过油色谱分析可以准确地判断出油浸电抗器类设备是否存在内部故障，并根据油中各组分气体增长情况，能够发现放电、过热等缺陷，为进一步故障诊断提供依据。(2)由生产厂家负责对内部缺陷螺栓进行全面禁锢，并对该高抗进行滤油恢复运行工作。设备投运后加强油色谱跟踪测试，第1周每2天1测，第2周每3天1测，如无异常恢复正常测试周期。(3)故障诊断及定位时，综合应用化学色谱试验和高压电气试验，可快速诊断出电抗器类设备的缺陷类型，并进行准确的故障点定位，为缺陷故障的及时处理提供指导方案。
参考文献
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