杨璐蕾
（国网宁夏电力公司检修公司）
一起750kV变压器局部放电故障分析
杨璐蕾
（国网宁夏电力公司检修公司）
随着国家特高压电网的发展，750kV 变压器在电网中的地位越来越重要，其安全稳定的运行直接关系到整个电力系统的稳定。在变压器的运行和检修中，应及时检测设备，并对数据进行分析，为电力系统稳定运行提供保障。本文以某750kV 变压器局部放电故障为例，重点分析了故障原因，并提出几点处理建议。
750kV变压器；局部放电；故障分析
0 引言
高压变压器工作时，其设备会产生局部放电现象，轻微的局部放电也会造成绝缘介质的绝缘性能下降，若发生强烈的局部放电现象，绝缘性能会迅速下降，导致电力设备损伤。在设计高压电力设备，尤其是绝缘部件时，必须避免设备发生局部放电现象，在运行中加强对设备的检查和测试，若发生强烈的局部放电，应及时更换损伤设备。
1 变压器基本参数
某750kV变压器正常运行时，油色谱分析发现有微量乙炔气体。对变压器进行故障分析，发现变压器A相中发生油中放电现象，经过分析确定，变压器内发生局部放电的原因是调压线圈底部磁分路与下铁轭夹件接铜带断裂，发生放电然后在油中形成大量乙炔气体。
表1 750 kV 主变高压绕组绝缘水平
2 故障测试分析
2.1 绝缘油色谱分析
在油色谱试验中主变A相出现乙炔，随后缩短测试周期加强跟踪，发现A相乙炔含量为 0.053μL/L，一周后，现场进行乙炔含量测试，发现其含量增加较快，最大含量为11.89μL/L，且上升趋势较明显。表2是油色谱测试的部分数据。
表2 绝缘油色谱数据分析（μL/L）
2.2 特征气体法分析
由表2可知，当初始检测到乙炔气体时，其在绝缘油中的体积分数很低，仅为0.053μL/L。然而，在4月3日上午开始，乙炔含量急剧增加，在整个过程中，其他气体组分的含量变化不大。从瓦斯继电器排气口取样，此处可认为是设备发生故障后油中溶解的气体，进行色谱分析可知，各气体组分的含量偏大，可进一步分析故障原因。CO和CO2气体含量基本保持稳定，而H2和烃类气体含量有明显的增加趋势，可认为固体绝缘没有发生故障，应属于油中电弧放电。
2.3 铁心及夹件接地电流测试
为分析判断内部故障部位，使用暂态参数记录仪，分别测试记录了三相变压器铁心及接地电流。A相电流包络线毛刺较多，且幅值较大；B、C 两相电流包络线相对平滑，波形毛刺较少。录波时间分别为 5.4ks、4.15ks、1.6ks，A相铁心及夹件电流整体波形如图1所示。
图1 A相铁心及夹件电流整体波形
铁心及夹件接地电流计算值见表3。由表3可知，三相铁心有效值、峰－峰值及最大值，A相的值分别为420.5mA、1980.0mA、1037mA，及夹件电流分别为216.0mA、1897.0mA、998mA，其中，三相夹件电流有效值基本相同，而B、C相的铁心及夹件电流的有效值、峰－峰值及最大值，几乎一致，均远小于A相的值。可见，A相的铁心和夹件的峰－峰值及最大值均出现异常，应对A相进一步进行其他检测。其中，整个测量时间内出现的最大正值与最大负值之差，称为峰－峰值，整个测量时间内出现的最大正值，称为最大值。
将A相夹件波形中毛刺展开，如图2所示。经对比可以发现，A相铁心和夹件的波形畸变具有相关性，即夹件电流会随着铁心电流幅值的增大而增大，然而其他两相的铁心波形畸变相关性不强。
图2 A相夹件波形毛刺部分展开情况
2.4 超声波局放定位测试
发生局部放电现象时，会伴有爆裂状的超声波，因此可以利用这一性质进行监测设备的局放水平。超声波法检测和定位方法的优点：无需停电、易于定位、便于安装等，被应用到电力故障测试中。使用超声波定位时，在变压器一侧用传感器探头探测超声波，将接收到的超声波转换成电信号。正常情况下，此超声波为球面波。利用超声波探测主变A相，将局部放电超声探头在箱壁上全面检测，进行故障定位，信号最强的部位位于循环油泵上方，接地引下线一侧，图3是测试结果。球面波的特点是，声波强度与距离声源距离的平方成反比，由此可知，超声波信号越强烈的位置，即为最可能出现故障的地方。
图3 A相超声信号图谱
表3 铁心及夹件接地电流计算值
3 测试结果分析
根据上述几种测试方法，综合分析故障情况：绝缘油色谱特征气体含量，主要气体乙炔含量呈现较快增长，其他气体组分虽然有变化，却不及乙炔气体变化明显。初步判断，该变压器内部固体绝缘没有发生故障，可能是裸金属放电；综合分析铁心和夹件的波形、关键参数及电流有效值方面，A相铁心的电流较大，远大于B、C两相，而三相的夹件有效值基本相同。因此，综合判断得出A相铁心出现异常，而夹件正常；接着分析了铁心接地电流的波形，结合超声波对变压器的局放定位检测，发现变压器内部的放电与铁心相关，发生破损断裂位置在下铁轭夹件联接铜带处与调压线圈底部磁分路。
4 检查及处理情况
工作人员在发现设备异常后，及时检查并处理了现场问题。通过油色谱特征气体分析、铁心及夹件电流测试以及超声波定位测试，基本确定了该变压器A相铁心出现异常，存在安全隐患，将该变压器进行停电处理，并全面检查。相关专业人员检查了变压器箱体，发现调压线圈底部磁分路处存在故障，其附近有明显的放电痕迹，与下铁轭夹件联接铜带在夹件螺丝固定处发现断裂，前期绝缘油色谱分析、电气测试数据数据得到验证。
现场工作人员更换了联接铜带，然后紧固了下铁轭夹件联接处，同时对变压器内部所有可见引线进行仔细检查，并确认各接地连接部位正常。
5 结束语
1）变压器调压线圈底部磁分路与下铁轭夹件接铜带断裂，是此次局放故障的原因，由此造成变压器内发生局放现象，造成特征气体组分含量不断增加。
2）暂态参数记录仪对本次故障分析作用非常重要，通过对铁心接地电流录波，并分析其波形，有效及时地发现了故障；在变压器故障诊断中，应使用多种检测设备或方法，综合分析出现故障的部门及原因，检测设备和分析判断方法在此次故障诊断中发挥了重要作用，综合分析判断故障状态和严重程度，保障电力设施的安全运行和检修进度。
3）大型变压器内部结构复杂，易发生故障的点较多，在进行常规检修时，对于大型变压器，应该全面细致检查各连接部位，尤其是接地联接铜带状况，保证接地的良好和可靠性。
通过对这起750kV变压器局放故障的分析及检测，深入学习并掌握了油色谱分析、铁心接地电流测试、超声波定位等测试方法。在今后工作中应及时分析故障，不断提高专业技能，为保障电力稳定运行奠定良好的基础。
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2017-09-27）
