高琳卉 孙原
（国网宁夏电力公司检修公司，宁夏 银川 750011）
【摘要】本文通过利用气相色谱法分析所变设备故障的实际案例，阐述所变氢气超标原因，并就原因提出相应措施。
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关键词 气相色谱法；所变设备故障；氢气超标
0 前言
伴随着人们对用电稳定性及可靠性的要求日益提高，保证可靠性供电的责任也越来越重。变电站的站用电交流系统为主变通风、直流充电及设备操作、照明、检修、试验、保护装置等提供可靠的交流电源。所变作为保障变电站安全、可靠运行的重要设备，其运行状态的正常与否就显得尤为重要。利用气相色谱法对变压器油中溶解气体分析，已成为判断变压器有无故障的重要手段和判据，对开展设备状态评价工作及保障设备的安全运行起到了积极作用。
1 利用油中溶解气体分析变压器故障
油中溶解气体分析作为诊断变压器故障的有效手段，其原理主要是由于在运行过程中，变压器内部的油纸复合绝缘受电场和磁场的作用及水分、铜、铁等材料催化作用的影响，逐渐发生老化和分解。当内部发生潜伏性故障时，变压器油中含有不同化学键结构的碳氢化合物不同的热稳定性，油纸受热分解产生烃类气体。随着故障点的温度升高，绝缘油依次裂解产生烷烃、烯烃和炔烃，还会由于发热逸散出氢气。随着油纸绝缘的进一步老化或者潜在故障的发展。还会产生其他气体。一般通过检测甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）以及氢气（H2）、氧气（O2）、氮气（N2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等气体。将这些特征气体从变压器油中分离出来并经过色谱分析,确定其存在及相应含量大小,便可反映出产生这些可燃气体的故障类型。
2 案例分析
2.1 案例一
某330kV变电站35kV 2号站用变,由保定晓星天威变压器有限公司生产，设备型号SZ11-630/38.5，容量630kVA，油重1.465t。2012年12月29日投入运行。运行期间，其负荷为额定容量的23%-42%,均在正常范围内。2014年11月25日，该设备轻瓦斯动作，工作人员对该设备进行瓦斯气及本体取油样，相关实验结果如表1、表2所示：
表1 本体油色谱分析试验结果院
表2 油微水尧介损尧耐压试验结果院
从表1所列数据可以看出，该设备氢气和总烃已远远超过注意值且出现乙炔（规程要求35kV所变氢气含量不大于150ul/l，乙炔含量不大于5.0ul/l，总烃含量不大于150ul/l），其中烃类气体中以甲烷和乙烷居多。但油中微量水分、介质损耗、绝缘油击穿电压试验等常规项目的试验结果均在合格范围内。
按照表1内的特征气体含量，利用三比值法计算，得出故障编码为110，对应电弧放电故障，故初步判定该设备内部存在电弧放电故障。为尽快查明该设备异常原因，停运后立即返厂处理。经解体分析，该设备绕组采用漆包线工艺进行制作，表面漆涂层在高温下发生分解，产生氢气。
2.2 案例二
某750kV变电站66kV 1号站用变,由哈尔滨变压器厂生产，设备型号SZ11-1600/66，容量1600kVA，油重4.57t。2014年9月30日投入运行。运行期间，其最大负荷为238.4kW，未超过额定负载。2014年12月8日，该设备轻瓦斯动作，工作人员对该设备进行瓦斯气及本体取油样，由于设备运行需要，该设备暂时未能立即停运检查，故持续采样跟踪，关注该设备故障情况。相关实验结果如表3、表4所示：
表3 本体油色谱试验结果
表4 2014年12月8日常规试验结果
从表3看出，该设备氢气已远远超过注意值，总烃含量也接近规程注意值。而总烃含量中也以甲烷与乙烷为主，其他特征气体增长也很明显。常规试验结果仍在正常范围内。利用三比值法进行计算，得到故障编码为110，对应电弧放电故障，故初步判定该设备内部存在电弧放电故障。在沟通过程中从厂家处了解得知，该类型所变绕组采用漆包线工艺进行制作，表面漆涂层在高电压下发生分解，产生氢气。该类型故障原因属该厂家同类设备家族性缺陷，对应措施将返厂改进工艺，将原有绕组的漆包线工艺改为绕组纸包线工艺，进而使得该故障得以改善。
3 结论
所变是变电站内生产生活用电的主要设备，其安全稳定运行有着重要作用。分析变压器油中溶解气体作为诊断变压器故障的有效手段，通过分析氢气产生情况，可以尽早发现和诊断所变内部故障，为所变的安全经济运行提供技术支持，减少设备故障跳闸的发生。所变产生大量氢气的原因，主要有以下几点：
3.1 生产工艺。所变在生产过程中，本身绕组的纸绝缘材料普遍采用的工艺为纸包线和漆包线工艺。而漆包线会出现在运行状态下，绕组表面的绝缘漆涂层在绕组、油流等的电场作用下易出现放电故障，表面的漆涂层与变压器油发生分解并产生氢气。
3.2 所变的本体内部空间有限，其内部油循环相对主变较慢，容积又小，设备出现发热或放电故障时，故障点与空间内油流接触面较主变较小，故相对散热慢，易进一步促进故障发展，造成氢气快速生成，特征气体含量也出现不同程度增长。
［责任编辑：曹明明］