田克琴
国家电投集团广西兴安风电有限公司 广西省桂林市 541000
【摘要】：本次研究将某变电站220KV变压器作为研究对象，采用三比值法、特征气体法对存在的特征气体含量超标故障问题进行研究，试验结果表示，变压器内部的绝缘纸受潮后导致局部放电，因此产生了气体含量超标的问题，后通过相应措施对该故障进行处理，获得了良好的运用效果.
【关键词】：变压器油；特征气体含量超标；故障；原因
变压器是我国电力系统的重要设备,其对整个电力运行的稳定性/生产质量和安全性有直接影响。显示生产管理中多采用油色谱法对变压器进行质量监控和预防性试验。通过科学的分析方法可以了解变压器的故障类型，进而及时消除故障隐患，维护变电站的安全运行。
1.案例分析
本案例选取某220KV变压器作为研究对象，经过油色谱分析后发现存在多项特征气体超标的问题，后期问题恶化后存在较大的安全隐患，可通过油色谱实验法可分析其故障类型。
初次实验中发现变压器中的绝缘油氢气超标，或可与前期投运前高压A套管更换有关，之前运用时候发现电气试验和油化试验的检验结果合格，发现氢气含量超标后对其绝缘油进行色谱跟踪，表示氢气持续增长，占据到了氢烃气体80%以上，后有一氧化碳、二氧化碳、甲烷。
2.分析故障原因
对存故障的变压器进行针对性检修，根据色谱法数据进行特征气体法和三比值法分析，现针对两种方法对故障类型进行判断，已确定故障的可靠性，之后结合其他的实验数据以及现场检查的手段对故障原因进行详细研究。
2.1特征气体法
目前变压器油的主要成分为碳氢化合物，电解、加热后会释放大量的含氢物资，后期和绝缘纸（主要是碳水化合物）的碳元素结合会分解大量的氢气和低分子烃类物质如甲烷、乙烷等。这些气体物质可以判断会生成一些固体颗粒，因此有助于判断充油形式的电气设备内部故障问题，因此也被称之为特征气体。此外，加热、电解不光会生成一些固体的颗粒物，也会产生一氧化碳、二氧化碳等气体，因为不同变压器故障生成的产物不同，特征气体的种类和故障类型也能够一一对应，因此通过分析特征气体就可以判断变压器的故障问题。
如甲烷、乙烷以及氢气含量较多的情况大多是过热性故障。本次研究的氢气含量较高，和电热性故障（甲烷含量高）不符，因此可以排除该变压器存在过热性故障问题。
而电火花、电弧放电会产生大量的乙烷，甲烷的含量较少，可判断甲烷和乙烷的含量来确定放电性故障问题。本次色谱实验中甲烷的数量比乙烷多，因此可以排除本变压器放电性故障。
常见的局部放电特征故障表示放电能量之间有差异性，一般的烃类的总量不高，大多是氢气，其次才是甲烷、一般氢气占到了整个氢烃的百分之九十以上，随着能量增高，甲烷数量也会增加，乙烷也较高，但略低于甲烷。该特征和本变压器的研究结果有相似性，因此可以初步判定本变压器存局部放电导致的变压器故障。
同时，变压器的绝缘油受潮后会产生大量的氢气，经过试验可知，变压器的微水含量最高为10.21 mg/L，低于变压器标准值的25 mg/L、现场检查没有发现有渗漏油的问题，因此排除密封不良导致绝缘油受潮。因为鼓掌中表示变压器的氢气含量变化较快，烃类的总数量没有发生变化，这一规律和特征气体变化不符，也可以初步排除变压体的绝缘油故障问题。
可知，目前已排除放电、过热、变压器受潮故障，初步判定为局部放电，为了保证结果的精准性，后采用三比值法验证分析结果。
2.2三比值法故障分析
按照三比值法的编码原则和实验中数据，现将含烃类物质比值进行编码。（C 2 H 2 /C 2 H 4 ＜ 0.1，编码为 0；CH 4 /H 2 ＜ 0.1，编码为1 ；C 2 H 4 /C 2 H 6 ＜ 0.1，编码为 0。）
根据比值法的对应表可知，三维编码为010，查表可判定为局部放电。可确定改变电站的变压器故障为局部放电。结合统计数据初步判定为变压器内有固体绝缘物质参与局部放电。
3.变压器故障的原因分析
结合特征气体法和三比值法结果可知，该变压器是因为局部放电导致了油色谱数据异常，目前常见的故障问题有气泡放电油纸绝缘受潮以及悬浮杂质放电等。
首先，检查变压器的外观，没有发生破裂、渗油问题，整个油枕胶囊完好，密封不良问题；因为更换变压器的套管属于内部排油，因此排除内部气体堆积的问题，更换套管后也经过静置且多次放气体，气体继电器也没有发现不良气体，因此可以排除变压器的气泡放电问题。
其次，针对悬浮杂质发电进行分析，出现该故障的原油颗粒较大、颗粒多导致发电；油中含有大量的金属物质，造成导电问题，如油中有大量的金属铜离子和铁离子，对绝缘油的介质损耗因素影响大（表1所示），后期经过检查结缘油的 历次介质损耗因数的测量数据完整，没有异常问题，表示该变压器中的金属离子成分含量达标，不存在故障。
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最后，因为变压器在检修前没有发生过局部放电问题，因此在检修中采用过高中空滤油机对绝缘油进行分析，其中颗粒的过滤性强，经过油处理后油颗粒度含量不高，表示变压器的悬浮杂质放电问题可以被排除。
以上可知，该变压器问题属内部油纸绝缘体受潮，三比值法也验证了这一观点，考虑到该变压器在发生故障中接受过套管更换处理，因此可判断套管附件的绝缘纸受潮诱导局部放电问题发生。
4.故障检修
后期对变压器局部放电试验后表示高侧、中侧局部放电为 778 pC 和 984 pC，大于规程要求的100PC，验证局部放电问题属实。后期检修中，检修人员更换绝缘纸后该问题得到处理，经过后期的投产运行，色谱法表示所有的数据都满足运行要求，这也表示变压器故障得到解决。
5.结语
综上所述，本文根据油色谱分析的特征气体法和三比值法对某变电站 220 kV 变压器氢气、烃类气体异常的原因进行了组分、含量分析，同时结合相关电气试验和油化试验判断故障原因是变压器内部油纸绝缘受潮导致局部放电，为故障处理提供了重要支撑，同时也证明油色谱分析试验是处理变压器故障一种十分可靠且有效的方法。
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