摘要：文章通過一起基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常對電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷及處理的案例，介紹了變壓器高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)基本工作原理、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常分析判斷方法以及通過一系列停電試驗(yàn)來對設(shè)備故障進(jìn)行確認(rèn)和診斷。

關(guān)鍵詞：變壓器；在線監(jiān)測；數(shù)據(jù)異常；高壓套管；分析診斷；電氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM855 文章編號：1009-2374（2016）36-0181-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.090

電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)是一種在運(yùn)行狀態(tài)下對電氣設(shè)備的絕緣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測的方法，充分利用了傳感器、計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號處理等技術(shù)，連續(xù)或周期性地采集設(shè)備運(yùn)行過程中的絕緣參數(shù)，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備的絕緣狀態(tài)，為電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修提供依據(jù)，為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供保障。目前，西雙版納供電局在線監(jiān)測系統(tǒng)主要對變壓器高壓套管、電流互感器、電容式電壓互感器、避雷器等容性設(shè)備進(jìn)行絕緣監(jiān)測，通過定期對絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析來判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。

1 變壓器高壓套管在線監(jiān)測

高壓套管作為電力變壓器的重要設(shè)備，它能使變壓器高壓導(dǎo)線安全地穿過變壓器箱蓋，與其他電氣設(shè)備連接，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行對變壓器來說具有重要意義。當(dāng)高壓套管內(nèi)部絕緣發(fā)生劣化、受潮時(shí)都會導(dǎo)致介損值增加，所以根據(jù)介損值的變化可以較靈敏地反映出絕緣受潮和其他某些局部缺陷。

高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)原理是通過高精度傳感器，測出高壓套管末屏電流的幅度和相位，通過系統(tǒng)電壓測量單元測得系統(tǒng)電壓的幅度和相位。由于損耗等效電阻的存在，流經(jīng)末屏接地線的漏電流與系統(tǒng)電壓間相位差并不是90°，而是存在δ的偏差。介損P與δ關(guān)系為：P=UIctanδ=U2ωCtanδ，因此一般用tanδ來表征介損值，并且電容C變化導(dǎo)致的Ic的改變也會在δ中表現(xiàn)出來。

2 故障發(fā)現(xiàn)

2014年9月25日，某110kV變電站容性設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)，當(dāng)調(diào)取在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行查看時(shí)，發(fā)現(xiàn)110kV 1號主變110kV高壓套管C相介損值有明顯增加的趨勢，而A相及B相套管卻未見異常，通過調(diào)取2011～2014年同一月份時(shí)間節(jié)點(diǎn)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如表1所示。

調(diào)取2014年近5個(gè)月在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如表2所示：

分析以上數(shù)據(jù)及變化趨勢，C相套管介損值在2014年較前三年發(fā)生明顯突變，而且在2014年近5個(gè)月內(nèi)有明顯增長的趨勢，通過檢查C相套管在線監(jiān)測系統(tǒng)的裝置及接線情況，未發(fā)現(xiàn)任何異常，且C相在線監(jiān)測系統(tǒng)與另外A、B兩相套管在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行于同樣的外部環(huán)境中，可以排除系統(tǒng)受干擾造成的數(shù)據(jù)異常情況，初步判斷C相套管介損值真實(shí)存在明顯增長趨勢，套管內(nèi)部可能存在絕緣劣化或受潮情況。

3 停電檢查及分析處理

第一，2014年10月13日，針對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示的110kV 1號主變套管C相數(shù)據(jù)異常情況，試驗(yàn)班人員對110kV 1號主變套管現(xiàn)場停電檢查。首先對三相套管的外觀進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示A、B、C相套管油位在正常范圍，外表清潔，連接可靠，未見閃絡(luò)滲油及其他異常，接著對變壓器高壓套管及末屏進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果與2010年試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，情況見表3：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，C相套管tgδ（%）值為7.213%，遠(yuǎn)大于規(guī)程要求的1%，而且與2010年及其他兩相套管測試數(shù)據(jù)相比，介損值發(fā)生了劇烈增長。電容量增加了4.05%，接近于規(guī)程要求的±5%，另外測量了C相套管末屏絕緣為80MΩ，低于規(guī)程要求的末屏絕緣電阻不應(yīng)低于1000MΩ，介損值為12.3%，遠(yuǎn)大于規(guī)程要求的2%，因此可以初步判定C相套管存在異常導(dǎo)致在線監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生變化。

第二，為進(jìn)一步確認(rèn)C相套管內(nèi)部的故障性質(zhì)，排除1#主變和A、B相套管也出現(xiàn)故障的可能性，對1#主變本體和A、B、C三相套管的油樣進(jìn)行了色譜試驗(yàn)。取油樣過程中發(fā)現(xiàn)C相套管絕緣油的顏色呈棕黃色，而A、B相套管及變壓器本體的絕緣油則呈現(xiàn)淡黃色，C相套管絕緣油的顏色存在明顯差異。

經(jīng)過色譜分析1#主變的色譜數(shù)據(jù)并與2014年6月油樣定檢時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)無明顯變化，且都在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，排除1#主變本體故障可能性。

第三，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，A、B相套管均在規(guī)程要求的范圍之內(nèi)，排除A、B相套管存在異常。而C相套管C2H2為7.19μL/L，大于規(guī)程要求2.0μL/L的標(biāo)準(zhǔn)，正常的套管幾乎不出現(xiàn)C2H2成分，當(dāng)C2H2含量較大時(shí)，說明絕緣油及絕緣材料內(nèi)部存在放電情況。微水含量73.6mg/L大于35μL/L的標(biāo)準(zhǔn)值，微水含量超標(biāo)說明絕緣油存在受潮情況，其他特征氣體的含量也明顯高于A、B相套管的數(shù)值。

第四，進(jìn)一步按照《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》（GB/T 7252-2001）中的故障類型判別方法“三比值法”進(jìn)行判別。對C相套管絕緣油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算編碼，最終判斷得出C相套管內(nèi)部故障類別為低能放電。另外，經(jīng)過驗(yàn)證表明，當(dāng)懷疑固體絕緣材料老化時(shí)，一般CO2/CO>7，從C相套管絕緣油色譜數(shù)據(jù)中可以算出，CO2/CO=74>7，所以懷疑C相套管固體絕緣存在老化現(xiàn)象。

第五，110kV及以上的變壓器套管通常是油紙電容型，這種套管是依據(jù)電容分壓原理卷制而成的，電容芯子以電纜紙和油作為主絕緣，其外部是瓷絕緣，電容芯子必須全部浸在優(yōu)質(zhì)的變壓器油中，110kV及以上電容型套管的法蘭上有一只接地小套管，接地小套管與電容芯子的最末屏（接地屏）相連，運(yùn)行時(shí)接地，當(dāng)套管因密封不良等原因受潮時(shí)，水分往往通過外層絕緣逐漸進(jìn)入電容芯子，在長時(shí)間的高電壓運(yùn)行狀態(tài)下絕緣油及固體絕緣發(fā)生劣化，同時(shí)伴隨著低能放電情況，最終使在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的介損值有明顯增長，停電試驗(yàn)結(jié)果也明顯超出規(guī)程要求。

檢修人員對主變C相套管進(jìn)行更換，并對更換下來的C相套管上端頂蓋拆卸后發(fā)現(xiàn)頂蓋處的密封墊圈腐蝕嚴(yán)重，壓緊螺栓有松動的跡象。

4 結(jié)語

目前，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是以設(shè)備本身在某一時(shí)間軸內(nèi)連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)以及與同類型其他相別設(shè)備同一時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)備自身監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生突變或持續(xù)變化時(shí)，需要與同類型的其他相別設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對比前必須先排除在線監(jiān)測系統(tǒng)本身原因或現(xiàn)場各類干擾造成的數(shù)據(jù)異常，進(jìn)而判斷出設(shè)備是否存在潛伏性故障。當(dāng)發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對該設(shè)備的跟蹤監(jiān)測，結(jié)合著紅外測溫結(jié)果趨勢進(jìn)行分析，并利用其他帶電測試手段進(jìn)一步分析判斷，必要時(shí)需進(jìn)行停電試驗(yàn)檢查，綜合進(jìn)行分析判斷，以免設(shè)備故障影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡介：張清濤（1989-），男（壯族），云南文山人，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司西雙版納供電局助理級工程師，研究方向：電氣自動化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）