谈谈安全管理中变压器早期故障在线监测

　　1 前言

　　变压器是电力系统的重要设备，其状态好坏，直接影响电网的安全进行。由于变压器在设计、制造、安装和进行维护等方面原因使绝缘存在缺陷，抗短路能力降低，因此近年来主变的事故较多，其中威胁安全最严重的为绕组局部放电性故障。根据国家电力公司对 2001 年全国110kv 及以上主变事故的调查，得知绕组的事故占总事故台数的 74.6%(福建省网为 80%)。因此，提高变压器安全运行的最主要任务是早期检出绕组内部的局部放电性缺陷。

　　目前变压器在线监测项目可分为油中气体、水分和绝缘两大类。绝缘监测项目主要有介损、泄漏电流和局部放电，其中介损和泄漏电流只能反映总体绝缘状态，难以检出局部缺陷;而局部放电在线监测的抗干扰技术尚未得到解决，因此，目前变压器在线监测在很大程度上是油中气体和水分在线监测。近年来，传感器技术、微机技术和油气分离技术得到迅速的发展，为变压器在线监测的实施创造了条件。

　　2 变压器内部局部放电的特点

　　众所周知，任何事故都有一个产生、发展的过程，也就是从量变到质变的过程。变压器内部局部放电，也有一个从电晕发展到爬电、火花放电，最后形成电弧放电的过程。其发展速度取决于故障部位和故障能量的大小。笔者分析了十几年来发生的主变事故，发现有相当数量的事故有几个小时的发展过程，如 1987 年 1 月福建三明后山 1 号主变(220Kv,90MVA)因高压 B 相屏树枝状放电引起的事故，2000 年 7 月 31 日厦门嵩屿电厂 2 号主变(220Kv,370MVA)因低压角接线水平木支架绝缘缺陷引起的事故，以及2002 年 3 月 22 日广东大亚湾核电站 2 号主变C 相低压角接线的短路事故等，都有数小时的发展过程。如果选用对故障气体响应快的监测装置，使其在火花放电阶段被检出，则就有可能防止恶性事故的发生。

　　3 油中氢气在线监测局部放电性故障的必要性和可能性

　　变压器内部的绝缘油、纸、布、漆和木头等绝缘材料都为碳氢化合物或碳水化合物，在分子结构中碳氢键(C-H)最多，其键能最低，因此在分解时最容易断裂;而氢气的生成热最小，因此在碳氢键断裂后氢气最容易生成，又因为氢气的分子半径最小，在油中的溶解度也最小，使氢气最容易从油中析出后渗透过高分子模，使其以最快的速度集聚到检测室。因此，选择氢气为监测的对象应是局部放电性故障早期检出最理想的气体有的人提出乙炔(C2H2)是放电性故障最具代表的特征气体。这确实如此，但 C2H2分子中有CC 键，生成时必须吸收较大的能量，在局部放电的初期不可能产生，只有在火花放电后期才会有少量 C2H2，但此时距电弧放电很近，恶性事故很快就会发生，即使这时被检出，也没有时间来采取防患措施，避免事故的发生了。