变压器内部故障的色谱分析判断处理案例

案例： 结合对谢家河变电站 1 # 主变进行的色谱监督工作成功避免了变压器烧毁的设备损坏事故，说明了利用气相色谱分析技术检测充油电气设备内部故障是有效的。

•  前 言

早期发现和预测变压器等充油电气设备潜伏性内部故障对于电力生产安全、经济运行，防止事故发生和扩大，有着极为重要的作用。气相色谱分析技术具有分析速度快、准确性高的特点。利用气相色谱法分析充油电气设备绝缘油中溶解气体含量，定期对运行设备进行检测，及时发现设备内部早期潜伏性故障并对故障设备进行跟踪分析，掌握故障发展趋势，及时进行检查处理，防止事故发生，确保充油电气设备的安全、经济、可靠运行，在今后的状态检修工作中将起到越来越重要的作用。

•  分析过程

滇中电业局 220KV谢家河变电站是滇中电网的枢纽站，承担着电网内80%以上的负荷。容量为150MVA的谢家河变 1 # 主变是该局容量大的变压器。2000年1月10日色谱分析发现其总烃超标，总烃为385×10 -6 L/L，应用三比值法进行判断，三比值编码：022，故障性质为高于700℃以上的高温过热。

经过缩短试验周期进行多次取样分析，证明该设备总烃超标呈缓慢上升趋势，并且气体含量随着主变负荷的增加而增加，随着主变负荷的降低而减少，呈现一定的规律变化，没有明显的增长趋势。

相应的电气试验、红外成像仪测温也没有发现异常，只是变压器上盖与底座的连片上用钳形电流表测出的电流有 100A左右，超出正常运行值，初步判断是铁芯上夹件紧固件与变压器外壳接触，铁芯与变压器外壳形成较大的环流，产生过热。2000年7月10日变压器退出运行，进行相应的电气试验，电气试验合格。其他检查也没有发现明显的故障点，初步判断的故障部位*迹象，故障点难以找到，于是仅对铁芯上夹件紧固件部分和套管引线接头进行处理并对变压器油进行脱气处理后于2000年7月19日投入运行。

变压器投入运行后，经过不间断的色谱分析， 12月19日色谱分析结果总烃再次超标，应用三比值法进行判断，三比值编码：022，故障性质为高于700℃以上的高温过热。再次取样分析仍然是总烃超标。连续分析总烃含量呈缓慢上升趋势。

通过对变压器运行情况进行分析，发现该变压器平时的运行负荷都在 45—65MVA之间，zui高时也只到90MVA，仅有额定负荷的2/3，于是增加该变压器的运行负荷，在负荷高峰时取样分析。2月13日上午主变增加至满负荷后，分别于上午、下午、晚上在负荷高峰时取样分析，发现乙炔同时超标；2月13日晚取样后将变压器负荷降低，连续取样分析，总烃增加，乙炔降低；2月21日上午取样分析发现乙炔含量迅速上升到44.5×10 -6 L/L ，氢气超标，总烃增加，应用三比值法进行判断，三比值编码： 102，故障性质为高能量的电弧放电，下午再次取样分析，乙炔含量仍然是41.8×10 -6 L/L ，说明变压器故障性质已经从高温过热发展到高能量的电弧放电。

将变压器退出运行后，进行电气试验，电气试验其他项目与上次试验结果变化不大，只有 110KV 侧直流电阻测试各相绕阻电阻相互间的差别远大于三 相 平均值 2% 的标准，其中 B 相线圈直流电阻值较大，初步认为是 110KV B 相线圈存在故障，通过电气试验缩小了故障的查找范围。

•  故障检查情况

经过吊罩检查， 3月15日在吊出110KV B相线圈，拆出围屏后，发现线圈中部有大量烧熔的铜珠和碳粒，在线圈第四十匝换位处有大片烧黑的痕迹，还有一块长约4—5cm的烧熔的铜珠，剥开故障点检查，其原因为匝间短路形成电弧放电。该线圈的每一匝由两根扁铜导线迭绕组成，其中一匝的一根已断，另一根已烧损近2/3， 另 一匝烧断一根，相邻绝缘纸大面积碳化。若不及时退出运行进行处理，导线*烧断后，故障将会进一步扩大，导致变压器严重烧毁。

经现场初步分析，认定故障不是由换位焊接点焊接质量所致（焊接点清晰可见，焊疤良好），有两种可能：一是由金属异物造成的匝间短路，因线圈之间靠的较紧，此金属异物可能是在线圈组装时已留下，变压器投运后在电磁震动力的作用下， 此异物作机械运动，破坏了 与之连接的相邻线圈绝缘，后导致击穿放电，且前期的放电属间歇性，并有高温产生，对该变压器增加负荷时，在较大的负荷电流作用下，故障点温度持续升高，当匝间绝缘全部碳化即形成匝间击穿短路；第二种可能是导线原已受损（机械外力破坏），且其导电性能已较差（当其接触面积减少到 1/2至1/4时，检查其直流电阻是不可能被发现的）而在出厂和交接试验时，未能检出。运行后在负荷电流的作用下，该点产生了持续性的过热，但因负荷不大，一直处于过热状态。在负荷大幅上升后，该点过热加剧并首先熔断引弧，但其弧光能量较小，在油流方向的作用下，以及断口的形状，此电弧更多的对另一匝线圈产生作用，直至其间两层绝缘碳化后击穿形成匝间短路。现故障点已找到，具体原因仍在进一步分析中。该变压器故障消除后到现在一直正常运行。

利用色谱连续跟踪分析，在故障有明显变化时，及时将变压器退出运行，成功地避免了一起大型变压器烧毁的重大设备损坏事故，甚至是电网事故。这次故障的发现和及时处理，充分说明了利用气相色谱分析技术检测充油电气设备内部故障是非常有效的方法，同时也为状态检修工作积累了一定的经验。