1、變壓器過熱性故障的判斷摘要：介紹了變壓器內部故障診斷及查找的工作流程及方法。關鍵詞： 變壓器；過熱性故障；判斷1 前言就一般情況而言，變壓器內部潛伏性故障可分為過熱和放電兩大類。所謂過熱是指 局部過熱，又稱熱點，它和變壓器正常運行下的發熱有所區別。正常運行時，溫度的熱 源來自繞組和鐵心，即所謂銅損和鐵損。過熱性故障占變壓器故障的比例較大，危害性 嚴重。存在于固體絕緣的熱點會引起絕緣劣化與熱解，對絕緣危害較大。熱點常會從低 溫逐步發展為高溫，甚至會迅速發展為電弧性熱點而造成設備損壞事故。一些裸金屬熱 點也常會燒壞鐵心、螺栓等部件，嚴重時會造成設備永久性損壞。過熱性故障包括接點接觸不良、磁路故障、

2、導體故障等。而預測分析變壓器內部故 障是確保安全發供電的一項重要的技術措施。作為絕緣監督的手段，我們一直采取對設 備進行直流泄漏、絕緣電阻、介損測量、交流耐壓、直流電阻和局部放電等絕緣特性試 驗的措施。但由于做這些試驗時要求被試設備停電，同時亦很難測出變壓器內部極小的 潛伏性故障 （ 如過熱性故障 ） ，因此近幾年來，我們在開展預防性試驗中，主要通過色譜 分析手段，來及時準確判斷出變壓器內部過熱性故障。本文結合現場生產情況，介紹變 壓器內部過熱性故障判斷的依據與方法。2 變壓器過熱性故障判斷的依據與方法變壓器油和固體絕緣材料在電或熱的作用下分解產生一些特征氣體。在不同的運行 狀態下，外界對變壓

3、器油的理化作用亦不相同，產生的氣體的成分和含量也不相同。正 常運行中，變壓器內部絕緣油與固體絕緣材料除產生一些非氣態的劣化產物外，還會產生少量的氫、低分子烴類氣體和碳的氧化物等。其中碳的氧化物（CO、CO2） 成分最多，其 次是氫和烴類氣體。當發生過熱性故障時，熱點只影響到絕緣油的分解而不涉及固體絕緣的裸金屬過熱性故障。油中溶解氣體以 CH4和CH4為特征氣體，二者之和常占總烴的 80%以上。故障點溫度較低時，甲烷占的比例大。隨著熱點溫度的升高（500 C以上），乙烯、氫組分急劇增加，比例增大。當嚴重過熱 （800 C）時，也會產生少量乙炔，但其含量 不超過乙烯量的 10%。涉及固體絕緣的過熱

4、性故障時，除產生上述的低分子烴類氣體外， 還產生較多的CO CO。隨著溫度的升高，CO/CO比值逐漸增大。因此，我們可以根據電 力系統預防性試驗規程及導則，通過分析油中溶解氣體的成分、特征氣體含量、變化 趨勢、IEC三比值法來判斷變壓器是否存在內部潛伏性故障及故障的性質。而過熱性故 障的回路包括導電回路和磁回路，可用以下方法判斷：（1）磁回路過熱性故障判據。在四比值法中，當 CH4/H2=1 3，C2H/CH4V 1，CB/CzH3，GH/C2HV 0.5，則變壓 器存在磁回路過熱性故障。（2）將三比值法與磁回路過熱判據結合使用判斷磁回路與導電回路的過熱性故障。 由上述可知，磁場回路過熱判據與

5、導則中的三比值法比較，有三個比值項是共同的。 在這三個比值項中，磁回路過熱判據基本上與三比值的比值組合“022”相同。因此，當基于三比值法判斷為“ 022”熱故障后，再將其中的 CHH2的比值按13和3劃分為：ChFH2=13,編碼記為2c（C為磁）；CH/H2>3,編碼記為2d（D為電）。這樣，當比值 組合為02c2時，為磁回路過熱性故障；當比值組合為 02d2時為導電回路過熱性故障。需要注意的是：由于油中溶解氣體產生有時與運行和檢修情況有關，如冷卻系統的 油泵故障，油箱帶油補焊，油流繼電器接點火花，注入油本身未脫凈氣等，因此當油中 氣體分析認為可能存在有內部故障時，還應結合電氣、化學

6、試驗結果和運行檢修情況以 及外部檢查等進行綜合判斷，這樣不僅有助于準確判斷故障類型及對故障部位做出正確1所示。估計，同時可防止設備的遺漏或盲目停運造成浪費。綜合診斷流程如圖圖1綜合判斷工作流程圖3應用實例說明我局110kV中星變電站1號主變(SFZ7-31500/110)投運8個月后測試時發現氫和總烴有所增加，其中總烴已超過電力系統預防性試驗規程所規定的注意值。歷次試驗數據如表1所示。從表1所列數據來看，特征氣體產氣速率很快，總烴達18.5mL/h，“IEC” 三比值編碼為“ 022”，表明該變壓器內部存在大于 700C的高溫過熱，同時也可能存在 電弧放電。經初步分析，過熱原因大致可能為：引線

7、連接不良；分接開關接觸不緊； 鐵心兩點或多點接地；鐵心片間短路或被異物短路；部分繞組短路或不同電壓比 并列運行引起的循環電流發熱等等。為了查找該變壓器的過熱性質，對該變壓器停電進行了直流電阻測量，未見異常； 鐵心對地絕緣檢查也良好。為了確定過熱故障是導電回路引起還是磁路故障引起的，根 據油溶解氣體色譜分析數據按工作流程圖進行逐項分析。(1)由表1序號3數據計算得：(;山251156仇=r251G兒59BCJt 1561 .52.07( 1 3)0.62( < 1)3.83( >3)= DJ)O2 5( <0.5)所以判斷為磁回路過熱性故障。(2)通過帶各種負荷、空載等不同運行

8、方式進一步驗證。后來，通過轉移部分負荷，將該站1號主變所帶負荷減少一半，發現總烴產氣速率為21.8mL/h，而這之前的總烴產氣速率為18.5mL/h。由此可見，產氣速率并未下降。這在以后 2號主變投產后，1號變 空載運行時也證明了這一點(見表1中序號9以后數據)。這就說明油中特征氣體的產生 與負荷電流大小無關，只與電壓有關。從而進一步確認磁回路有過熱性故障，而非導電 回路故障。從表1中序號4數據還可看出亦不可能是分接開關里的油滲入到本體中。從 以上分析可以判定，油中烴類大量產出是鐵心故障導致鐵心過熱所致，是引起變壓器產 生過熱性故障的原因所在。表1歷次變壓器油溶解氣體分析結果單位：卩L/L序號

9、H2ch4C2H6C2H4C2H2COCO2備注11.51.70.559521279170963714031 56931212511565981.56142 567445779541902.43091 645分接開關51783071817511.47093 280半負荷運行61733692018277863 613半負荷運行71484352479468.28663 165半負荷運行82184893331 26721 1103 619半負荷運行91717043791 2389403 696空載運行101518655051 6851 1154 519空載運行112251 2856372 1411 6275 300空載運行通過對該臺主變吊罩檢查發現，鐵心內部存在多點短路故障。在鐵心上鐵軛油隙AB相之間的鐵心接縫處的硅鋼片變形，與油隙對面的硅鋼片短路，另一短路點則在C相下鐵軛油隙中，也是硅鋼片與油隙對面的硅鋼片短接造成。正是由于鐵心短路，多點接地 造成鐵心局部嚴重過熱，變壓器油受熱裂解，導致油中烴類大量產出，并有游離碳沉積 在上面，從而證明了上述分析正確。故障點找到后迅速進行了處理，經處理投運后正常。4結論實踐證明油中溶解氣體色譜分析是檢測變壓器內部故障的有效方法。由于變壓器內 部故障形式和故障部位及故障種類較多，要準確判斷各種變壓器故障的部位和性質，有賴于對