龔奕宇,何正浩,鄢 陽,丁登偉,楊永輝,馬啟瀟

（1. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院,成都 610072；2. 強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)）,武漢 430074；3.國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院,武漢 430074）

1 簡(jiǎn)介

所謂變壓器絕緣油，主要是指適用于變壓器、電抗器、油開關(guān)、互感器、套管等充油電氣設(shè)備之中，起絕緣冷卻和滅弧作用的一類絕緣油品。變壓器能否正常工作，主要依靠絕緣油的一些特性。一般來講，變壓器絕緣油具有下述三大功能[1]。（1）絕緣作用；（2）散熱冷卻作用；（3）滅弧作用。油品開始氧化后，變會(huì)含有一系列不穩(wěn)定的過氧化物，變壓器內(nèi)纖維素材料很容易與這些過氧化物反應(yīng)，生成氧化纖維素。氧化纖維素會(huì)引起絕緣材料的脆化，無法承受電壓波的沖擊[2]。

變壓器工作時(shí)，若溫度達(dá)到80度，絕緣材料發(fā)生老化，壽命變小。同時(shí)酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕金屬材料，所得到的金屬鹽又加快了氧化。此外，酸自己就是氧化反應(yīng)加速劑[3]。劣化的結(jié)果是生油，加快了絕緣材料的損耗，不利于散熱，造成溫度升高[4]。

2 變壓器絕緣油性能診斷方法

這段時(shí)期內(nèi)，為減弱上述現(xiàn)象的出現(xiàn), 一些相關(guān)的技術(shù)研究有三個(gè)方面：添加部分常規(guī)的項(xiàng)目；監(jiān)測(cè)糠醛的多少；研究先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如下圖1：

圖1 變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作圖

3 絕緣油分析體系與計(jì)算機(jī)管理方法

絕緣油分析是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的管理工作，絕緣油分析工作的好壞，油質(zhì)合格與否，將直接關(guān)系到電力系統(tǒng)用油設(shè)備的使用壽命和電力生產(chǎn)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，十分急需構(gòu)建完善的絕緣油分析管理系統(tǒng)。綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出絕緣油分析的綜合管理的流程，即集變壓參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)、故障診斷為一體的流程，如圖2所示。

圖2 變壓器絕緣油分析綜合管理系統(tǒng)

龍泉變電站極I換流變Y/Y A相（編號(hào)：2001005，西變產(chǎn)）的換流變壓器在2011年1月檢修期間5月色譜監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示總烴及乙炔含量均超標(biāo)，故障仍為徹底解決，于2012年1月更換后退出運(yùn)行，經(jīng)檢查和試驗(yàn)合格后在2013年3月再次投入運(yùn)行，在以后的運(yùn)行跟蹤中，相關(guān)參數(shù)正常。該換流變壓器色譜的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1 變壓器油色譜主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

從上表中可發(fā)現(xiàn)，總烴含量均不正常，故障氣體多為CH4和C2H4，C2H2含量很少，可得知此處有過熱性故障。以2007年8月9日的數(shù)據(jù)為例，計(jì)算三比值為：

編碼為(0，2，2)可知此為“高于700℃的高溫過熱故障”，計(jì)算熱點(diǎn)溫度：

所得的數(shù)和三比值的分析類似，也證明分析的正確性為“高于700℃的高溫過熱故障”。

2006年5月和12月，ABB對(duì)其進(jìn)行了兩次檢驗(yàn)處理。閥側(cè)套管檢查如圖4、5和6所示：對(duì)a、b套管的導(dǎo)電銅桿接觸表面、套管油紙絕緣、均壓球連接部位、CT等作檢查，發(fā)現(xiàn)a、b套管的導(dǎo)電銅桿表面均有少許白色油漆物。

圖3 a套管的導(dǎo)電銅桿接觸表面圖4 b套管的導(dǎo)電銅桿接觸表面圖5 更換極性開關(guān)觸頭的位置

故障分析：變壓器工作時(shí)，產(chǎn)生的故障大部分為過熱性故障和高能放電性故障。電弧放電的電流大小不同，產(chǎn)生的特征氣體不同。過熱性故障時(shí)常發(fā)生，危害性看似不大，其發(fā)展后果比較嚴(yán)重，會(huì)造成絕緣劣化和熱解。

高能量放電也稱電弧放電，此類故障產(chǎn)生的大量氣體主要是乙炔和氫等，無法在油中溶解會(huì)造成瓦斯動(dòng)作。而低能量放電常為火花放電，產(chǎn)生的主要是乙炔和氫，不過因?yàn)槟芰枯^小，總烴都比較低。

4 總結(jié)

本文主要總結(jié)了換流變壓器中的絕緣油的診斷析方法，針對(duì)目前絕緣油分析方法管理中存在的問題，梳理試驗(yàn)方法，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)換流變故障實(shí)例，提出有效的絕緣油分析管理體系?？偨Y(jié)如下：

（1）闡述了絕緣油的主要功能、特性并對(duì)其意義進(jìn)行了分析，絕緣油在運(yùn)行的過程中由于受到外界作用會(huì)發(fā)生氧化、裂解與碳化等反應(yīng)，使油發(fā)生劣化，絕緣紙老化，因此從絕緣油的狀況可以分析出變壓器是否存在絕緣缺陷及缺陷的性質(zhì)，并重點(diǎn)總結(jié)了引起絕緣油質(zhì)量變化的主要因素。

（2）闡述了變壓器絕緣油綜合分析系統(tǒng)的構(gòu)建意義，提出絕緣油分析的綜合管理的流程，即集變壓器參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)、故障診斷為一體的流程，并詳細(xì)描述了系統(tǒng)的管理模式；

（3）結(jié)合絕緣油分析管理體系，通過絕緣油分析試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部絕緣故障的實(shí)例進(jìn)行判斷分析，并對(duì)變壓器故障診斷方法進(jìn)行了總結(jié)。

[1]姚志敏.電力變壓器安裝調(diào)試運(yùn)行技術(shù)要求分析[J]. 民營(yíng)科技，2011(11):18-19 .

[2]KaldisSP，Kapantaidakis GC， Sakellaropoulos P.Simulation of Multicomponent Gas Separation in a Hollow Fiber Membraneby Orthogonal Collocation-hydrogen Recovery from Refinery Gases. Journal of Membrane Science [J]. 2012,173:61-71.

[3]Arquharson R F，Improving Substation Reliability with On-Line Transformer Monitoring,2012 T&D World Expo Conference[C].April 7-9.2012.

[4]曹小虎,曹小龍,梁曉焱.電力設(shè)備絕緣油的檢驗(yàn)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2013(02):114-116 .

[5]Petr Tobisika, Olivier Hugon, Alain Trouillet, Henri Gagnaire.An Integrated Optic Hydrogen Sensor Based on SPR on Palladium. Sensors and Actuators[J]. 2013:168-17.