电力发电机变压器固体绝缘故障处置方案

　　的设计采用了更为紧凑的绝缘方法，在运转中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显着升高。110kV及以上等级的大型电力发电机变压器主要采用油纸绝缘结构，详细的绝缘材料是绝缘油和绝缘纸、纸板。

　　当发电机变压器内部故障涉及固体绝缘时，无论损坏的性质怎样，通常认为是相当严重的。由于一旦固体材料的绝缘性能受到破坏，很可能进一步发展成主绝缘或纵绝缘的击穿事故。故而纤维材料劣化引起的影响在故障解除中格外受到重视。而且，如能确定发电机变压器发生不正常或损坏时是否涉及固体绝缘，也就初步确定了故障的部位，对装备检测工作很有帮助。

　　本文通过研究在损坏涉及固体绝缘时，其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生延迟状况，提出了一种动态剖析发电机变压器绝缘损坏的途径。并着手建立故障气体的延迟模式，为预测故障的发展提供了新的判据。 br1、预判固体绝缘故障的常规办法

　　CO、CO2是纤维材料的老化产物，通常在非损坏情形下也有大量积累，往往很难判断经分析所得的CO、CO2含量是因纤维材料正常老化产生的，还是故障的分解产物。

　　月岗淑郎[1]探求了使用发电机变压器单位纸重分解并溶于油中的碳的氧化物总量，即(CO+CO2)mL/g(纸)来诊断固体绝缘故障。但是，已投运的发电机变压器的绝缘组成、选定材料和油纸比例随电压等级、功率、类型及生产工艺的不同而差别很大，不可能逐一计算每台发电机变压器中绝缘纸的合计质量，该方法因实际操作困难，难以运用并且，考虑全部纸重在分析整体老化时是比较合理的，如损坏点仅涉及固体绝缘很小的一部分时，使用这种途径也很难比单独考虑CO、CO2含量更有效。

　　IEC599[2]讲解以CO/CO2的比值作为判据，来确定损坏与固体绝缘间的关系。认为CO/CO20.33或0.09时表示可能有纤维绝缘分解损坏，在实践中这种方法也有相当大的局限性[3]。本文对59例过热性故障和69例放电性故障进行了统计。结果表明，应用CO/CO2比例的办法正判率仅为49.2%，这种办法对悬浮放电损坏的识别正确率较高，可达74.5%但对围屏放电的正判率仅为23.1%.

　　新的避免性试验规程规定，运行中330kV及以上等级发电机变压器每隔3个月进行一次油中溶解气体解析，但目前很多电业局为保证这些重要装置的安全，有的已将该时间间隔缩短为1个月。也有部分电业局已开展了油色谱在线监测的尝试，这为实现故障的持续追踪，提供了良好的技术基础。

　　电力发电机变压器内部涉及固体绝缘的故障包括：围屏放电、匝间短路、过负荷或冷却不良致使的绕组过热、绝缘浸渍不良等导致的局部放电等。无论是电性损坏或太热损坏，当故障点涉及固体绝缘时，在故障点释放能量的功能下，油纸绝缘将出现裂解，释放出CO和CO2.但它们的产生不是孤立的，必然因绝缘油的分解产生各种低分子烃和氢气，并能通过分析各特征气体与CO和CO2间的伴生延长情况，来预判故障原由。

　　预判故障的各特征气体与CO和CO2含量间是否是伴随增长的，需要一个定量的标准。内蒙古发电机厂家本文通过对发电机变压器连续色谱监测的结果进行相关性分析，来获得对这一标准的统计性描述。这样可以克服溶解气体累积效应的影响，排除测量的随机误差干扰。

　　本文采用Pearson积矩相关来衡量变量间的关联程度，被测变量序列对(xi，yi)，i=1，…，相关系数γ的显着性选购两种检验水平：以α=1%作为变量是否显着相关的标准，而以α=5%作为变量间是否具有相关性的标准。即：当相关系数γγ0.01时，认为变量间是显着相关的γγ0.05时，二者没有明确的关联。γ0.01、γ0.05的取值与抽样个数N有关，可通过查相关系数检修表获得。

　　由于CO为纤维素劣化的中间产物，更能反映故障的发展步骤，故通过对故障的详细特性气体与CO的持续监测值进行相关性剖析可进一步判定故障是否涉及固体绝缘。当通过其它剖析办法确定装备内部存在放电性故障时，可以CO与H2的相关程度作为预判电性损坏是否与固体绝缘有关的标准而偏热性故障则以CO与CH4的相关性作为判定标准。通过对59例太热性损坏和69例放电性故障案例的分析。

　　这种办法在一定程度上可以反映故障的严重程度，在偏热性故障的情况下，如果CO不仅与CH4有较强的相关性，还与C2H4相关，表明故障点的温度偏高而在出现放电性故障时，如果CO与H2和C2H2都有较强的相关性，说明故障的性质可能是火花放电或电弧放电。

　　确认损坏归类后，如能进一步领悟故障的发展趋势，将有助于修复计划的合理安排。石家庄康明斯发电机而产气速率作为判断充油装备中产气性损坏损害程度的重要数据，对剖析损坏性质和发展程度(包括损坏源的容量、温度和面积等)都很有价值[4]。

　　(a)正二次型：总烃随时间的变化规律大致为Ci=a.t2+b.t+c(a0)，即产气速率γ=a.t+b不断增大，与时间成正比。这常与突发性损坏相对应，损坏容量及所涉及的面积不断变大，这种损坏延迟模式往往非常危险。

　　(b)负二次型：总烃和产气速率的变化规律与(a)相同，只是a0.即总烃Ci增高到一定程度后，在该值附近波动而不再产生显着变化。多与逐渐减弱的或暂时性的损坏形式相对应，如在装置短路情况下的绕组偏热及系统过电压情况下发生的局部放电等。

　　(c)一次型：即线性延迟模型，是一种与稳定存在的损坏点相对应的产气形式。总烃的变化规律为Ci=k.t+j，产气速率为固定的常数k，通常只有当损坏产气率k或总烃Ci大于注意值时才认为故障严重。

　　本文对59例偏热性故障和69例放电性故障发电机变压器总烃含量的延迟模式与故障严重程度的对应关系进行了统计，结果如表2所示。

　　损坏产气的延长模型为正二次型，在较短的时间里产气速率呈明显的延迟趋势，是一种发展迅速的故障，反映出损坏功率及损坏所涉及的面积在不断变大。

　　1985年3月14日进行吊芯严查发现，高压线层存在不同程度的烧伤、穿孔、爬电等明显的树枝状放电痕迹，属围屏放电损坏，与解析结果相符。

　　a.电力发电机变压器油中溶解气体的产生总有其内在的原由，根据故障的详细特性气体与CO的伴生增长情况，即可预判损坏点是否涉及固体绝缘。这种途径基础上不受累积效应的影响，不存在注意值的限制，可以随时解析溶解气体的变化规律，及时发现可能存在的潜伏性损坏。

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