浅谈SF6气体绝缘变压器(GIT)的运行与维护

【摘 要】本文以SF6气体变压器发生的故障实例作为基础，对SF6气体变压器在全国范围内的应用做出了全面的分析，并探讨了SF6气体绝缘变压器的常见故障机理，在此基础上，提出了利用气体分析的方法对变压器进行故障检测以及防范。

【关键词】SF6气体绝缘变压器；故障；气体分析

随着现代化城市步伐的加快，城市人口数量增多引起的用电量急剧增加，电力负荷密度已越来越大。我们使用的大容量油浸式变压器，一旦发生意外的情况，会对人们的生命财产安全带来严重的危害。人们对变压器的消防要求比较严格。除开常规的油浸式变压器，环氧树脂浇注变压器由于电压等级及容量受限，一般只能作为10kV及35kV系统使用，在110kV及以上系统中SF6气体绝缘变压器（GIT）在地下变电站以及人口密集、场地狭窄、防火要求高的市区变电站等场所的使用日益广泛。

1 SF6气体绝缘变压器在我国的应用现状

香港地区是我国使用高压电器、气体绝缘变压器最早的地方，安装运行的数量也比其它地区要高，香港在早期就颁布了新投运内的变电设备不能为油绝缘设备的规定，香港两大电力公司积极响应这一口号，开始使用气体绝缘变压器，因此，GIT在全部变压器的种类中占非常大的比重。

北京首次使用SF6气体绝缘变压器的时间为1998年，地点是白家庄变电站，从那以后，开始逐渐使用该变压器，陆续投运使用的110kv电压等级的GIT有13台，其中，松下彩色显像管厂自备了2台，这些变压器的容量大约为31.5MVA到50MVA。

深圳从1997年开始运行SF6气体绝缘变压器，目前共有6台变压器在运行中，其中在首次投运安装的三台以后，又投运了三台变压器设备。

其他城市使用的高电压、大容量GIT的时间相对比较晚，并且投运的数量也比较少。例如上海市仅世贸商城有2台在运行。

根据调查的资料我们可以知道，目前国内使用的110kv及以上电压等级的GIT变压器，基本是日本电力设备制造生产的产品。

2 SF6气体绝缘变压器在国内运行的经验

香港作为使用SF6气体绝缘变压器最早、使用数量最多的城市，其电力公司的经验相当具有说服力。在1990年12月，世界上首台275kv/11kv，30MVA以SF6气体作为绝缘介质和冷媒的变压器在香港的电灯有限公司投入运行，解开了大容量气体绝缘变压器使用的历史。在随后10年的时间里，该公司陆续投入使用的变压设备大约有31台，并且运行状况良好，能够带来比较大的社会效益和经济效益。该公司在今后的发展过程中，还将继续使用该变压器。

在国内的其它地方，运行SF6气体绝缘变压器时间比较长的为深圳地区。根据相关的调查资料，我们了解到，该地区在1997年的6月份投运了3台110kv，50MVASF6气体绝缘变压器，在投运以后，各项参数运行基本正常，风冷系数的运行也比较正常，并没有发出任何的电压异常警告，因此，在第一批投运以后，又运行了三台，到目前为止，仍能够正常的使用。

北京供电公司在1998年的白家庄变电站首次运行SF6气体绝缘变压器以后，到目前为止，总台数为13台。北京供电公司使用SF6气体绝缘变压器的时间虽然不长，但是已经充分的了解到SF6气体绝缘变压器的优越性。更多的SF6气体绝缘变压器将继续安装在无人值班的变电站中。

3 SF6气体绝缘变压器的故障诊断以及防范措施

3.1 SF6气体绝缘变压器故障机理

在SF6气体绝缘变压器中，促进SF6气体分解的放电类型主要有三种：火花放电、局部放电和电弧放电。其中，火花放电主要是一种气隙，短时间内产生的电容性放电，这种放电类型产生的能量比较低，产生的电流分解物和电弧放电产生的分解物有明显的差异。电弧放电主要是因为电路发生短路故障引起的。SF6气体绝缘变压器的另外一种放电形式为局部放电，长时间的局部放电也能够产生相应的分解物，并且这些分解物比较容易积累在一起。除了以上三种类型能够引发SF6气体分解产生放电现象以外，过热的作用也会促使SF6气体进行分解。通过对SF6气体的分解机理进行分析，能够了解不同性质的故障产生的杂质特征。

第一，以上三种都能够产生SO2F2，但是在电弧和热分解的过程中，SOF2是主要的分解产物，另外，在局部放电以及火花放电中，产生的SO2F2、SOF2的比率都比较高，通过对其中气体的含量进行比较，我们可以判断出内部故障放电的主要性质。

第二，SO2一般是经过SOF2与水发生反应产生的分解物，当SOF2内部的含量超标时，在一定的条件反应下，可以检测出SO2，导致这种现象产生的主要原因可能是金属性过热故障导致的。

第三，在SF6气体内部，也会存在CF4气体，如果在进行气体检测的过程中，发现该气体的含量比原始值的数据大的时候，内部的故障性放电可能是因为固体绝缘材料的变化引起的。

第四，低硫氟化物在有水分存在的情况下，会产生HF，但是该气体不够稳定，在进行检测的时候比较难发现，如果能够检测出该气体，则说明设备内部存在潜伏性的故障。

3.2 SF6气体绝缘变压器一般故障防范措施

SF6气体作为冷却介质时，因其密度仅为变压器油的1/60左右，对流换热系数比变压器油小一个数量级，这不仅导致GIT散热困难，而且造成绕组温升的纵向不均匀分布，且GIT内部电场为三维场分布很不均匀，容易引起局部放电。通过检测技术对SF6气体中的含量进行检测，能够及时、有效的对GIT的运行状况进行了解并得出初步的结论，然后针对不同的情况进行相关的电器试验，通过对气体检测的结果、变压器的背景资料以及外部检查等进行综合分析，并向相关的运行人员提出相关的建议。

在使用GIT的过程中，需要对设备维护的内容主要有：定期进行检查、对消耗品进行及时的更换、巡回检查等。为防止GIT出现故障，在运行中应检查的主要项目包括以下几点。

第一，变压器冷却系统。对于容量小于60MVA的GIT，一般采用GNAN/GDAN的冷却方式，当变压器负荷较轻时使用内部SF6气体自然循环，散热器外部空气自然冷却的方式（GNAN）。而当变压器负荷较重，温升较大时采用内部SF6气体强迫循环，散热器外部空气自然冷却的方式（GDAN），此时气体鼓风机的正常运行就非常重要。在运行维护的过程中，应保证电动机油处于正常油位，每运行3-4年用专用工具进行换油。如有异常声音及振动，应检查鼓风机启动时的声音，必要时更换轴承。

第二，SF6气体表计。GIT与油浸式变压器在保护上差别很大，它将压力、温度保护代替瓦斯保护作为主保护，因此对气体温度、绕组温度计、气体密度计、突发压力继电器的检查是必不可少的。对于气体及绕组温度计应2～3年检查一次，主要检查温度显示及触点可靠性。

第三，变压器主体部分的检查应以防锈、检漏为主。如果外观检查发现油漆脱落及生锈应立即处理，建议每隔8～10年对GIT外部重新喷漆。检漏过程中，应依据SF6气体温度-压力特性曲线图检测，如果超过安全范围应使用气体探测仪详细检查。

4 结语

利用SF6气体分析技术对设备的运行状况进行检测，不仅能够及时的判断设备内部的故障，还能够对设备进行及时的检测，对维护电网的安全运行具有非常重要的实际价值。

参考文献：

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[2]李振辉.探讨SF6气体变压器的应用[J].广东电力，2011（3）.

[3]刘亚芳.SF6气体绝缘变压器在我国的应用现状[J].电力设备，2012 （2）.