某變電站1號(hào)主變輕瓦斯報(bào)警分析

巴桑次仁，宋云東，于在明

（1.國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司日喀則公司，西藏 日喀則 857000；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

某變電站1號(hào)主變輕瓦斯報(bào)警分析

巴桑次仁1，宋云東2，于在明2

（1.國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司日喀則公司，西藏 日喀則 857000；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

某變電站1號(hào)主變從2013年8月至2015年3月先后發(fā)生3次異常。前2次油中出現(xiàn)了乙炔，且總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率大于注意值，運(yùn)轉(zhuǎn)熱備用后發(fā)生氣體繼電器輕瓦斯報(bào)警。通過(guò)對(duì)1號(hào)主變3次異常狀況的分析，得到該主變輕瓦斯報(bào)警的原因，并提出了相應(yīng)的處理建議，為變壓器運(yùn)行及類(lèi)似故障處理提供一定的參考。

輕瓦斯；報(bào)警；油色譜；變壓器

氣體繼電器又稱(chēng)瓦斯繼電器，是油浸變壓器常用的一種保護(hù)裝置，能反映電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯或繞組受潮、過(guò)熱及局部放電等故障。氣體繼電器保護(hù)分輕瓦斯報(bào)警和重瓦斯跳閘2種保護(hù)方式［1-3］。

某變電站1號(hào)主變型號(hào)為SFPZ11-180000／220，出廠試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)符合要求。投運(yùn)至2015年先后發(fā)生3次異常：2013年8月6日變壓器總烴絕對(duì)產(chǎn)氣率大于注意值、2014年7月16日總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率大于注意值［4］、2015年3月19日輕瓦斯報(bào)警（截止到3月10日熱備用4個(gè)月）。

1 異常過(guò)程

1.1 第1次異常

2013年8月6日，1號(hào)主變油色譜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示變壓器本體油中出現(xiàn)乙炔0.71 μL／L，變壓器油中首次出現(xiàn)乙炔且油中總烴含量比上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)1倍，總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率為47.8 mL／d，大于注意值。分析認(rèn)為由于8月5日1號(hào)主變某線路發(fā)生近區(qū)雷擊跳閘，雷擊過(guò)電壓沖擊造成鐵芯與夾件間瞬間放電，后續(xù)一直監(jiān)視運(yùn)行［5-8］。

監(jiān)視運(yùn)行至2013年10月9日，無(wú)論是油色譜在線數(shù)據(jù)還是現(xiàn)場(chǎng)取油樣室內(nèi)油色譜數(shù)據(jù)均穩(wěn)定，無(wú)增長(zhǎng)，在線數(shù)據(jù)乙炔含量由0.71 μL／L下降至0.68 μL／L，室內(nèi)數(shù)據(jù)乙炔含量由0.63 μL／L下降至0.47 μL／L，油中乙炔含量呈下降趨勢(shì)，總烴含量基本穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)取油樣試驗(yàn)周期延長(zhǎng)為每半個(gè)月取1次油樣，在線監(jiān)測(cè)裝置仍然安排監(jiān)視責(zé)任人，每天至少監(jiān)視1次油色譜變化情況。后續(xù)油色譜數(shù)據(jù)無(wú)異常。

1.2 第2次異常

2014年5月20日，1號(hào)主變停電，繞組變形試驗(yàn)及預(yù)試結(jié)果無(wú)異常。后續(xù)檢修試驗(yàn)工區(qū)對(duì)油色譜試驗(yàn)周期進(jìn)行監(jiān)視，無(wú)異常；變電運(yùn)行工區(qū)巡視、測(cè)溫?zé)o異常。

7月10日，色譜在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)乙炔和總烴量增長(zhǎng)，7月16日現(xiàn)場(chǎng)取油樣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)油中乙炔、總烴含量均有增長(zhǎng)，比上次試驗(yàn)增長(zhǎng)近1倍，總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率109 mL／d，超過(guò)導(dǎo)則允許的注意值。7月8～17日在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 第2次異常期間的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（2014年）μL／L

表2 第2次異常期間的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（2014年）μL／L

1.3 第3次異常

2015年3月19日，1號(hào)主變輕瓦斯報(bào)警（雙浮球瓦斯繼電器，主變已熱備用4個(gè)月），現(xiàn)場(chǎng)取油樣、氣樣數(shù)據(jù)如表3所示。變壓器本體油油色譜離線數(shù)據(jù)與在線數(shù)據(jù)無(wú)異常，但氣體繼電器中氣體可燃，氫氣含量為12 527.72 μL／L，放出氣體繼電器中的氣體后，繼續(xù)熱備用。

2 故障分類(lèi)與判別

2.1 故障分類(lèi)

a.過(guò)熱故障

根據(jù)故障溫度高低分為低溫過(guò)熱、中溫過(guò)熱及高溫過(guò)熱。單獨(dú)油裂解生成的氣體包括甲烷、乙烯和少量的乙烷、氫氣。在故障溫度不高的情況下，產(chǎn)生的氫氣、甲烷、乙烷較多；在故障嚴(yán)重或包括電場(chǎng)作用效應(yīng)的情況下，可能產(chǎn)生乙炔。

b.放電故障

根據(jù)放電能量大小分為低能放電、弧光放電。在低能量放電下，絕緣油裂解產(chǎn)生氫氣、甲烷和少量的乙烯、乙炔。如果涉及到固體纖維素絕緣時(shí)，可能產(chǎn)生一氧化碳和少量二氧化碳。放點(diǎn)故障產(chǎn)生的主要?dú)怏w是氫氣，其總量可占總可燃?xì)獾?5%以上。在弧光放電情況下，絕緣油裂解主要產(chǎn)生氫氣和乙炔，還產(chǎn)生甲烷、乙烯和乙烷等氣體。

2.2 故障判別

利用產(chǎn)生氣體判斷故障的方法有TD圖法、羅杰斯四比值法、日本電協(xié)研法、IEC推薦的改良三比值法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)改良三比值法）等，下面重點(diǎn)介紹改良三比值法。

2.2.1 改良三比值法的應(yīng)用原則

a.利用各特征氣體含量的注意值或產(chǎn)氣速率的注意值為判據(jù)，判斷可能發(fā)生故障時(shí)，可用改良三比值法判斷變壓器的故障類(lèi)型。即只有存在故障的變壓器才能用該方法判別，正常運(yùn)行變壓器的絕緣油和瓦斯繼電器中的氣體不適用三比值法。

b.假如氣體的比值與以前不同，可能有新的故障重疊在老故障或正常老化上。在進(jìn)行比較時(shí)，需要注意在同樣負(fù)荷及溫度等條件下在同樣位置取樣。

c.由于溶解氣體分析本身存在試驗(yàn)誤差，導(dǎo)致氣體比值存在不確定性。在利用該方法判別設(shè)備故障性質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意可能降低精確度的各種因素，尤其是正常值普遍較低的充油電壓互感器、電流互感器、套管。

2.2.2 改良三比值法的判別

a.計(jì)算乙炔／乙烯、甲烷／氫氣和乙烯／乙烷3對(duì)氣體的比值。

b.根據(jù)氣體的比值，按照表4的規(guī)則計(jì)算編碼值。

c.依據(jù)3對(duì)氣體編碼，在表5中查找變壓器故障類(lèi)型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)其他信息進(jìn)一步綜合判斷可能發(fā)生故障的類(lèi)型。

表3 輕瓦斯報(bào)警期間的油樣、氣樣數(shù)據(jù)μL／L

表4 編碼規(guī)則

表5 故障類(lèi)型判斷方法

3 異常原因分析

3.1 第1次異常原因

第1次油色譜數(shù)據(jù)異常原因是由于2013年8月5日主變的某一出線發(fā)生近區(qū)雷擊跳閘，雷擊過(guò)電壓沖擊造成鐵芯與夾件間瞬間放電，放電過(guò)程產(chǎn)生乙炔及其他烴，導(dǎo)致油中出現(xiàn)乙炔，總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率大于注意值。

3.2 第2次乙炔增長(zhǎng)原因

2014年5月20日，主變停電預(yù)試，絕緣性能、直流電阻均合格，繞組變形試驗(yàn)無(wú)異常，鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)無(wú)異常。近年主變沒(méi)有進(jìn)行有載調(diào)壓，最大負(fù)荷約152 MVA，為額定容量的84%。

2014年6月27日，66 kV 1條出線曾發(fā)生一次線路跳閘，故障電流10 kA，跳閘后離線及在線油色譜數(shù)據(jù)正常。7月9日該主變停電處理隔離開(kāi)關(guān)過(guò)熱，當(dāng)天恢復(fù)送電經(jīng)歷一次空載合閘沖擊。7月10日，本體油色譜異常。

通過(guò)對(duì)異?，F(xiàn)象分析可知變壓器內(nèi)部存在低能放電或局部過(guò)熱，但本次油色譜異常未見(jiàn)CO和CO2增長(zhǎng)。因?yàn)樽儔浩髟诶讚暨^(guò)電壓或空載合閘瞬間，變壓器內(nèi)部金屬構(gòu)件（如鐵芯對(duì)夾件、鐵芯油道間、夾件對(duì)地、鐵芯末屏對(duì)地等）間存在較大電位差，導(dǎo)致瞬間放電，從而產(chǎn)生乙炔和其他烴，造成本體出現(xiàn)乙炔，總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率大于注意值。

3.3 瓦斯繼電器中氫氣產(chǎn)生及超標(biāo)原因

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)漏油等其他異?，F(xiàn)象，綜合所有數(shù)據(jù)分析：在運(yùn)期間雷電沖擊、空載合閘沖擊過(guò)程產(chǎn)生了氫氣及其他烴，未溶解到油中的氫氣聚集在變壓器套管及升高座內(nèi)。主變熱備用期間為秋、冬、春交替季節(jié)，溫差變化較大，前期運(yùn)行過(guò)程殘存在變壓器套管、升高座等高處的氫氣逐漸從油中析出，聚集在雙浮球瓦斯繼電器內(nèi)，造成輕瓦斯報(bào)警。

4 結(jié)論

a.1號(hào)主變輕瓦斯報(bào)警是由于在運(yùn)期間聚集在變壓器套管及升高座內(nèi)氫氣析出引起的。

b.輕瓦斯報(bào)警解除后，采取縮短離線取樣周期，設(shè)專(zhuān)人每天監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)裝置，嚴(yán)密監(jiān)視油中乙炔及其他烴的變化，確保變壓器的安全。

c.建議盡快選擇合適的時(shí)間，對(duì)該主變進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局放及繞組變形試驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)變壓器內(nèi)部是否存在電氣缺陷，如有異常應(yīng)盡快返廠大修。

［1］ GB 6451—2008，油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求［S］.

［2］ DL／T 572—2010，電力變壓器運(yùn)行規(guī)程［S］.

［3］ DL／T 596—1996，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［4］ DL／T 722—2004，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

［5］ 王忠毅，嚴(yán) 平.主變輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的原因分析及處理［J］.高電壓技術(shù)，2005，31（5）：87-8.

［6］ 周志強(qiáng)，胡大偉，房震宇，等.運(yùn)行中換流變壓器產(chǎn)氣故障分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（12）：5-7.

［7］ 厲劼翀，周 寧，呂 彬.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論的變壓器油中氣體診斷專(zhuān)家系統(tǒng)［J］.東北電力技術(shù)，2006，27（8）：25-28.

［8］ 尹彥民，聶振勇，叢曼穎.電力變壓器絕緣故障及防范措施［J］.東北電力技術(shù)，2010，31（3）：5-36.

The Analysis on Light Gas Alarm of No.1 Main Transformer in Given Substation

BASANG Ci?ren1，SONG Yun?dong2，YU Zai?ming2
（1.Xigaze Electric Power Co.，Ltd.，State Grid Tibet Electric Power Co.，Ltd.，Xigaze，Tibet 857000，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

No.1 transformer in given substation occurred to three anomalies from August 2013 to March 2015.The first two anomalies appeared acetylene in oil，and the absolute generation speeds of total hydrocarbon is greater than the value of the note.Light gas alarm of gas relay took place after running changed to hot spare.Through analyzing of the three anomalies，the reasons for light gas alarm with the transformer are obtained，and the corresponding treatment recommendation are proposed.The results in the paper may provide cer?tain reference value for transformer operation and troubleshooting similar faults.

Light gas；Alarm；Oil chromatogram；Transformer

TM586

A

1004-7913（2015）06-0038-03

巴桑次仁（1980—），男，本科，工程師，現(xiàn)從事高電壓技術(shù)相關(guān)的工作。

2015-04-02）