变压器轻瓦斯报警的原因分析及防范措施

变压器轻瓦斯报警的原因分析及防范措施

谢建华

广州粤能电力科技开发有限公司 广东广州510000

摘要：轻瓦斯报警主要用于预防故障、延长设备寿命、保证电力系统的稳定运行和安全性。所以及时响应轻瓦斯报警，进行适当的检查和维护，可以有效避免更严重的故障发生，确保电力系统的高效和安全运行。

关键词：轻瓦斯、试验方法、现场应用、故障分析、防范措施

一、研究背景：

变压器负责电压的升高或降低，以适应不同的传输和分配需求。

同时对各种故障特别敏感，如绝缘材料老化、电弧放电或内部短路。

DGA是检测变压器油中气体的技术，这些气体的产生与变压器内部故障紧密相关。轻瓦斯报警是基于DGA的一种监测系统，用于早期检测变压器可能出现的问题。同时有了轻瓦斯报警，电力公司可以实施更有效的预防性维护策略，这种策略有助于提高运营效率和降低长期成本。

二、研究目的：

通过改进轻瓦斯报警系统，提高对变压器内部故障的早期诊断能力。同时能准确的故障诊断可以防止小故障演变成大问题，从而提高电力系统的稳定性和安全性。其次利用轻瓦斯报警数据，制定更有效的变压器维护和运营策略。

三、现场应用：

轻瓦斯报警设备通常安装在变压器油箱的适当位置，以便有效监测油中的气体含量。轻瓦斯报警系统持续监测变压器油中特定气体（如氢气、一氧化碳等）的浓度，以便及时发现异常。另外当气体浓度超过预设阈值时，系统会触发报警，通知操作人员。紧急响应：报警触发后，必须迅速采取行动，以避免进一步的损害。轻瓦斯报警系统的有效现场应用对于保护变压器、预防故障和确保电力系统的稳定运行至关重要。

四、试验方法：

首先确保变压器处于安全状态，适当地隔离并标记，以避免在测试期间进行无意的操作。通常通过模拟控制系统来创建轻瓦斯报警条件，而不是真正地在变压器内部产生气体。然后在模拟轻瓦斯条件后，观察保护系统是否能够正确响应。这可能包括跳闸操作，即断开变压器与电网的连接。

记录试验期间的所有重要参数和系统响应，包括跳闸时间和保护系统的反应。试验结束后，将所有设备恢复到正常操作状态，并确保所有保护设置恢复到其原始或适当的状态。

在进行任何试验之前，确保遵循所有安全程序，以保护操作人员和设备。准备详细的试验计划，包括预期的操作步骤和在紧急情况下的应对措施。在进行试验之前，通知所有相关人员，包括操作和维护团队。精确记录试验数据，这对于分析保护系统的性能和制定未来的维护计划非常重要。试验后，详细分析结果，确认保护系统的性能是否符合设计标准和安全要求。

五、变压器轻瓦斯报警缺陷分析案例：

1、缺陷发生过程

2016年8月11日02时36分，某站110kV #2主变轻瓦斯报警接点动作，08时23分，运行人员将轻瓦斯气体取出。14时30分，#2主变轻瓦斯报警接点再次动作。供电局紧急向调度申请停电检查，未造成负荷损失。

2、主变铭牌参数

型号：SZ11-50000/110                   额定容量：50/50MVA

额定电压：110/10.5kV                   联接组别：YNd11

产品代号：09458                       出厂时间：2009年8月

生产厂家：某电力设备厂

3、现场检查情况

（1）常规性试验检查

对#2主变进行绝缘电阻测量、套管电容量和介损、直流电阻测量和绕组变形测量，发现高压绕组C相直流电阻整体偏大50mΩ，三相直流电阻不平衡率最高达18.12%，如表3所示。其它数据未见异常，如附件1所示。

表3   高压绕组直流电阻测量结果               温度：28℃

（2）初步解体检查

   对#2主变外观检查，未见异常（见图1）。

图1 外观检查

拆除#2主变变高侧三支套管，发现C相套管均压球表面布满黑色污渍，AB相套管均压球表面未见异常（见图2、图3）。

图2 C相套管均压球表面黑色污渍   图3 B相套管均压球表面整洁

拆开升高座发现，C线引线绝缘纸局部烧黑，并散落在绕组上压板上。如图4、图5所示。

图4 C相引线局部烧黑   图5 烧黑的纸片散落在绕组上压板上

4、返厂检查情况

为进一步分析主变缺陷原因，排查其它可能的缺陷点，将该主变返厂检查。

（1）器身检查

变压器器身整体状态良好，绕组未见明显异常。

图6 器身状态检查

（2）引线部位检查

吊罩后检查发现，原本由多层皱纹纸包裹呈垂直状的C相高压出线位置出现弯折，如图7所示。

图7 C相高压出线位置出现弯折

由于高压绕组扁铜线与铜绞线出线的连接采用铝管两点压连接方式，如图8所示。进一步压接位置附近的皱纹纸发现，但扁铜线与压接铝管间已不受力，可轻易拔出。铝管表面发黑，但与铜绞线出线连接良好，如图9所示。扁铜线表面被熏黑，端部仅见少量压接后变形（正常情况下，压接宽度应为10mm），如图10所示。

图8  绕组出线压接要求

图9铝管表面发黑，但与铜绞线出线连接良好   

图10扁铜线表面被熏黑，端部仅见较短部分压接后变形

进一步解开C相本体线圈尾部，测量绕组每股扁铜线的直流电阻，与出厂值相差1.07%，符合标准要求，如表4所示。测量绕组股间绝缘，均未见异常。

表4 每股扁铜线直流电阻                  温度：30℃

拨开AB两相出现压接部位，发现压接部位比较牢靠，绕组扁铜线和铜绞线及其绝缘未见异常。如图11所示。

图11A、B相出线位置压接良好

为进一步检查压接情况，剖开A相出线压接铝管，发现两个压接断面处铝管均被填满，从中间的观察孔观察可见铜绞线和扁铜线，压接长度符合内控要求。

图12 A相出线压接铝管检查

六、原因分析：

从现场试验检查和返厂解体看，变压器发生高温过热（＞700℃）故障，其原因为绕组扁铜线插入铝管的深度不够，压接尺寸较短，导致扁铜线与铝管接触不良，在运行中电流作用下易引起局部过热，油纸绝缘在高温下裂解产生大量气体，引起轻瓦斯报警。

七、变压器轻瓦斯报警的预防措施：

定期对变压器进行全面检查，包括检查油位、油质和变压器的物理状况；定期进行绝缘电阻测试和介损测试，以确保绝缘材料的完整性；定期对变压器油进行DGA测试，以监测油中气体的含量和组成。分析DGA结果的长期趋势，以便早期识别潜在问题。采用一定的防雷措施，避免变压器局部放电。确保变压器运行在其额定负载范围内，避免长时间过载运行，可能导致过热和绝缘材料降解。

定期检查变压器的散热系统，包括风扇、冷却管和散热器，确保它们处于良好工作状态。保持散热器清洁，以确保有效散热。避免水和空气污染：确保变压器密封良好，防止水分和空气进入，这些都可能导致油的劣化和气体的生成。使用高质量的变压器油，并根据制造商的推荐进行更换或处理。安装在线气体分析仪或其他监测设备，以实时监测变压器内部的情况。

通过实施这些预防措施，可以显著降低变压器发生轻瓦斯情况的风险，从而提高电力系统的可靠性和安全性。