一起通过油色谱分析成功发现的110kV-冶金之家.DOC

一起通过油色谱分析成功发现的110kV变压器内部故障 张南建 (攀钢钒钛自备发电厂，四川 攀枝花 617012) 摘 要攀钢发电厂运用油色谱分析和三比值法，在运行中及时发现了110KV高压备用变压器内部电弧放电故障，避免了重大设备事故的发生。并制定可靠措施，保证了机组在无高压备用电源情况的安全可靠运行与启停。文章的最后，提出了四点注意事项。 关 键 词变压器油色谱分析三比值法电弧放电应对措施 1 前言 电力变压器是发电厂最关键的设备之一，它承担着电压变换、电流分配和传输任务。尽管变压器和其他电气设备相比故障率较低，但一旦发生故障，将会给电厂发电及公司生产带来极大的危害。大部分的电力变压器都是充油设备，内部故障如不及时发现和排除，就有发生爆炸的可能，变压器爆炸带来的后果将是巨大的。并且修复和检修处理、安装调试的工艺复杂、时间长。前两年，笔者所处的西南某500kV变压器套管爆炸，处理和恢复时间长达2个月之久，对攀枝花电网的安全带来严重影响。因此，变压器的正常运行是对电厂乃至全公司安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度的防止和减少变压器故障和事故的发生。攀钢钒钛自备发电厂有四台110kV变压器。 其中三台为100MW单元制发电机组配套的主变压器，另一台为三台机组提供高压备用电源、以满足机组启动、停运和备用、检修的需要。任何一台110kV变压器故障所带来的影响都是不能被接受的。据国家电网公司统计，由于制造、运行操作维护、过电压等原因，2004年全网110kV及以上变压器损坏53台。其中110kV变压器31台，占58.5%。可以看出，110kV变压器故障损坏占比是比较高的。 究其原因，主要还是110kV变压器在网运行时间长、投产早。早期制造工艺和绝缘存在先天不足，如果运行中发现不及时，就容易发生变压器绕组、主绝缘、套管及引线损坏事故。 2011年，攀钢钒钛发电厂通过变压器油色谱分析，成功发现并处理了一起110kV高压备用变压器内部电弧放电故障。并采取积极有效的措施，保证了三台机组在高备变检修期间的安全可靠运行与启停。 2 油色谱分析的基本原理 油浸变压器一般选用油纸或油和纸板组成的绝缘结构。当变压器内部油、纸老化或者发生热故障、放电性故障时，会产生各种气体，这些气体溶解于油中，不同气体及浓度可以反映出不同类型的故障，油色谱分析就是利用这样的原理来进行绝缘诊断的。 根据有关试验结果表明: (1) 300～800℃时，热分解产生的气体主要是甲烷、乙烷和乙烯。 (2) 油中电弧放电时，分解气体大部分是氢气和乙炔，并有少量的甲烷和乙烯。 (3) 局部放电，主要气体为氢气，少量甲烷和乙炔。火花放电，则有较多的乙炔。 3 110 kV高备变内部电弧放电故障的发现 攀钢钒钛发电厂110 kV高备变于1993年6月投入运行，至今已运行近20年。主要设备参数如下表1所示。 长期以来，该厂每年都要按照DL/7596－1996电力设备预防性试验规程规定，对高备变进行直流电阻、绝缘电阻、介质损耗、绝缘油耐压等各项电气试验工作和绝缘油取样色谱分析等化学检测工作，以便于及时判断和发现变压器故障。2011年5月19日，高备变运行中取顶部油样，并送能源动力中心进行化验和色谱分析。而之前，所有的电气试验数据显示变压器一切正常。油色谱分析试验数据如表2所示。 从表中数据可以看出，该变压器内部气体H2和C2H2严重超标，总烃超标近10倍，并含有一定量的甲烷和乙烯。从这些数据分析，该变压器内部可能存在着电弧放电现象。 为了进一步验证分析结果，按照IEC及电力行业标准DL/T722－2000推荐的改良三比值法。即从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。然后根据一定的编码规则和对应的故障类型作为判断依据。三比值计算及取值结果如下表3所示。 三比值取值即故障代码为102，故障类型为电弧放电，主要故障原因有:线圈匝间、层间短路、相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引线对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等。 4 故障的处理与应对措施 介于高备变在电厂的重要性，一旦停下检修，将会导致机组的启停非常被动，严重时可能导致机组无法安全停机。在对高备变全面外观检查确认和电气试验没有发现任何问题后，分三次取样送检并做三比值核对，故障代码均为102(或101、111，故障类型同102)如表4所示。 在确定高备变内部存在电弧放电以后，电厂果断决策将高备变改检修，吊钟检查其内部故障情况。并制定了《高备变退出备用或检修期间运行应急保产预案》。 (1) 保证机组保安电源的运行使故障机组能安全停机。 (2) 尽量减小故障机组对其它运行机组的影响。 (3) 避免厂用电非同期切换的发生，杜绝误操作事故。 (4) 避免发生厂