张新昌张军张宇坤
摘要通过两起变压器突发性故障后油中溶解气体含量异常的分析，运用油中溶解气体分析法对变压器突发性故障进行诊断。
关键词变压器突发性故障溶解气体分析诊断
中图分类号TM4文献标识码B
对运行中的充油电气设备按周期进行油中溶解气体检测，将检测结果的几项主要气体含量指标与《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB/T7252-2001)列出的油中溶解气体含量注意值比较，当某特征气体超出注意值，应结合产气速率，方可应用特征气体三比值法进行故障类型的判断。而当发生突发性故障后，用油中溶解气体分析法确定其内部是否正常，也是其他常规试验方法无法比拟的；实践证明，此法是目前最有效的措施之一。
一、10kV变压器雷击故障油中溶解气体分析
1.设备状况及综合试验检查
2005年8月3日，一场暴风雷雨的袭击，造成电力设备大面积停电，其中襄樊铁路二院电力变压器高压瓷瓶有放电现象，暴风雷雨过后，该变重投送电失败，无法确认该变是否正常，只有换下拉回检查。
首先，对该变进行了绕组直流电阻、绝缘试验等检查，均正常。后又进行了相关的绝缘油常规化验，闪点、击穿电压、酸值、pH值等均合格。为了进一步确定该变压器的状况，进行了油中溶解气体的色谱检测，测定数据见表1。从表1可以看出，特征气体的主要成分是C2H2，很明显，该变发生过放电现象。
2．故障诊断
由表1可见，这台变压器雷击后其油中特征气体的主要成分C2H2含量严重超过了GB/T7252-2001规定的5μL/L注意值。由于该变压器此前未进行过油中溶解气体分析，无法参考C2H2的以前数据，更无法考虑设备运行的产气速率，另外该变属于突发性故障，即使参考以前数据也没有多大的意义。根据检测结果，有理由判断设备存在故障，为此，采用IEC三比值法判断故障：C2H2/C2H4=3.9，CH4/H2=0，C2H4/C2H6=30。编码为：222，改良IEC三比值法显示故障类型为火花放电兼过热。根据故障实例参考，造成这类故障可能原因：引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电等。结果和雷击现象很相近。
3．吊芯检查
通过对该变的油中溶解气体分析和诊断，确定其内部异常。为此，进行了吊芯检查发现B相绕组上部扭曲变形，部分绝缘支架、垫片脱落。从B相绕组变形情况看，主要是受到比较大的电动力冲击，造成绕组整体变形。无疑，这种电动力是由雷击通过变压器引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，或不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电造成的。当变压器低压侧发生接地、相间短路时，将产生－个高于额定电流20～30倍的短路电流，在高压绕组上，线圈内部将产生很大的机械应力，导致线圈压缩，短路故障解除后应力也随着消失，线圈如果重复受到机械应力的作用后，其绝缘支架、胶垫等就会松动脱落，铁心夹板螺丝也会稍微松弛，高压线圈畸变或崩裂。另外也会产生高出允许温升几倍的温度，从而导致变压器在极短的时间内烧毁。
二、110kV变压器外界因素造成差动后油中溶解气体分析
1.设备状况检测数据
2005年5月，花果变电所2#主变差动动作，为了确定内部是否存在故障，进行了油中溶解气体检测，C2H2接近注意值，总烃、H2及其他特征气体都很小，只能反映主变可能发生过轻微局部放电，但不足以证明由此内部发生了短路现象造成的差动动作，为此，决定继续投运并严加跟踪。2005年8月16日进行了油中溶解气体的跟踪检测，C2H2未增长。2005年8月22日，该变差动再次动作，又对该变压器进行了油中溶解气体检测，虽然C2H2由5增加到7，但其他特征气体仍然很小，仍不足以说明是由于内部发生了短路现象造成了差动动作，主要还是应在外部找原因。再投运后继续跟踪，C2H2又趋于稳定，检测数据见表2。
2.故障分析
从表2看，该主变压器长期以来至2005年5月油中C2H2溶解气体检测数据都很稳定，2005年8月6日差动后C2H2接近注意值，2005年8月24日再次差动，C2H2又有所增加，即发生差动的同时伴随着C2H2增加，没有发生差动时C2H2不见增加。
对两次差动后的测试结果，采用改良IEC三比值法判断显示故障的类型分别为电弧放电兼过热和火花放电兼过热。根据以上分析，C2H2增加不是因设备内部故障缓慢产生，而是内部故障造成差动后被动产生的。显然不能一味机械地按GB/T7252-2001推荐的产气速率计算方法计算产气率断定是否内部故障，必须认真查找造成差动的外部原因。
经查，发现两次差动都是由于该所在预防性试验中按要求更改整定值时，将一、二次差动线圈平衡绕组中的整定匝数，分别整定在二、一次差动线圈平衡绕组上，在外部有短路故障时，使差动线圈上的不平衡电流过大，导致差动保护误动作。
变压器的差动保护，主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且也可用来保护变压器的匝间短路，即当变压器内、外部短路时，均可满足差动保护的要求。但是，在现场多见出现在变压器差动保护范围以外发生短路时，差动保护误动作。变压器差动保护是按照比较变压器两侧电流向量的原理构成的继电保护装置，若外部故障时，短路电流流向与正常负荷电流流向一致，差动回路将流过很大的不平衡电流，使保护误动作；另外，在某些情况下，如果差动保护的接线不恰当或整定值调整有误，也会引起保护误动作。
该变压器C2H2增大的原因，可能是由于该所差动保护的整定值调整有误，在保护过于灵敏造成误动作时，使该变受到一定的冲击电流，从而引起油中C2H2组分的增加。纠正了差动保护错误后，一直再未发生动作，该变压器运行也很正常。
变压器差动是比较常见的现象，用油中溶解气体检测进行内部质量状况诊断配合外部检查进行排除法分析，可更有效地区分变压器本体故障或其他设备故障或误动，保证设备的正常运行。
三、结语
(1)变压器油中溶解气体分析是其他试验方法无法替代的，对一些重要的小型电力变压器，有条件的要尽可能开展油中溶解气体周期检测。
(2)有些情况下，变压器突发性故障后进行故障诊断往往依据的是油中溶解气体检测的绝对值，这时产气速率往往没有多大意义，不可机械地运用GB/T7252-2001。
(3)变压器经受突发故障后质量状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题，运用变压器油中溶解气体分析法，对故障的初步定性、综合分析都是不可缺少的重要手段，也是其他试验无法替代的。