一起35 kV主變油色譜數(shù)據(jù)異常分析及處理

張志恒

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000)

0 引言

充油電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣油和絕緣紙板等材料，在高溫和電弧的作用下，會(huì)不斷老化和分解，產(chǎn)生氫氣、各種烴類氣體及一氧化碳、二氧化碳等。但是電氣設(shè)備并不存在真正故障，而是由于其他情況，在絕緣油中也會(huì)出現(xiàn)上述特征氣體，以上兩種真假特征氣體需檢測(cè)人員在實(shí)踐中加以判別。

這些假特征氣體的來源來自多個(gè)方面：絕緣油散熱系統(tǒng)中潛油泵的故障可能產(chǎn)生類似的特征氣體而進(jìn)入到變壓器油箱中；某些變壓器的油浸式有載調(diào)壓開關(guān)，其油室中受到污染的油滲漏到變壓器本體油箱；設(shè)備曾發(fā)生過故障，而故障消除后未能將絕緣油真空濾除干凈，殘留在油中或固體絕緣中的剩余氣體會(huì)不斷釋放出來；對(duì)電氣設(shè)備外殼油箱進(jìn)行帶油焊接產(chǎn)生的特征氣體等。這些氣體的產(chǎn)生與設(shè)備內(nèi)部故障無關(guān)，但當(dāng)利用油色譜分析設(shè)備內(nèi)部狀況時(shí)，應(yīng)利用多種手段和綜合各種情況分析，避免被假特征氣體所誤導(dǎo)。

本文介紹了一起有載分接開關(guān)油室向本體油箱滲漏油，導(dǎo)致主變壓器本體油中乙炔含量增大的缺陷，此事故的特征氣體增高由非故障原因所引起。

1 主變信息

故障變壓器為吳江市變壓器廠2011年9月生產(chǎn)的35 kV主變壓器，型號(hào)為SZ11-25 000/35，聯(lián)接組標(biāo)號(hào): YNd11，阻抗電壓(%)：7.75, 負(fù)載損耗(kW) ：108.72，空載電流(%): 0.17，空載損耗(kW) :17.59，變壓器油為新疆克拉瑪依25號(hào)油，油重 (t) :7.35。

有載分接開關(guān)廠家為上海華明電力設(shè)備制造有限公司，2011年9月生產(chǎn)，型號(hào)是CMⅣ600Y/35A-10090。

2 故障原因分析

2.1 故障過程

35 kV 2號(hào)主變于2011年12月投運(yùn)，之后運(yùn)行狀況一直良好，在2019年3月例行油色譜分析中，發(fā)現(xiàn)該變壓器乙炔超標(biāo)(達(dá)到14.1 μL/L)，而氫氣和總烴含量未超標(biāo)。

該變電站運(yùn)行方式是單臺(tái)主變，轉(zhuǎn)移負(fù)荷較為困難，且未到停電檢修周期，無法停電進(jìn)行深度檢修，考慮到此次乙炔超標(biāo)是首次出現(xiàn)，綜合效益、安全、技術(shù)等因素，決定2號(hào)變壓器可以繼續(xù)運(yùn)行，并進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。接下來幾次的油樣分析數(shù)據(jù)見表1所示，而一直所進(jìn)行的多種手段帶電檢測(cè)，如局部放電檢測(cè)、紅外熱成像分析和鐵芯接地電流檢測(cè)等，所測(cè)數(shù)據(jù)并未發(fā)現(xiàn)異常。

表1 油中特征氣體數(shù)據(jù) (μL/L)

2.2 油色譜分析

從表1的故障氣體數(shù)據(jù)看，變壓器內(nèi)部似乎存在放電性質(zhì)故障(三比值法的編碼組合為222，屬低能放電)，但在2019年3月至2019年8月的5個(gè)月時(shí)間內(nèi)，僅是C2H2數(shù)值較高，除此之外的其他烴類氣體組分增長(zhǎng)不明顯，這是一個(gè)較為異常的情況。

由于變壓器有載分接開關(guān)切換時(shí)在油中所產(chǎn)生的烴類氣體和低能放電類似，而正常運(yùn)行時(shí)本體油中含有較高的H2，因此常用比值C2H2/H2來判別有載分接開關(guān)油室是否發(fā)生滲漏。從圖1、2可以看出C2H2/H2比值較高，并有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，因此有載分接開關(guān)絕緣油滲漏可能是此次油色譜分析數(shù)據(jù)異常的原因。

2.3 電氣試驗(yàn)分析

在主變停電后，電氣試驗(yàn)人員進(jìn)行了故障主變的停電電氣試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表2-3所示?？梢钥闯?，本臺(tái)主變的直阻不平衡率未超標(biāo)，說明繞組本身未出現(xiàn)匝間短路或引線接觸不良情況；高低壓側(cè)的介損和電容量數(shù)據(jù)也在注意值范圍內(nèi)，表示變壓器的主絕緣狀況良好；鐵芯、夾件的絕緣電阻值證明變壓器的鐵芯不存在多點(diǎn)接地缺陷。所有電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以表明，在變壓器本體上并未發(fā)現(xiàn)此次事故的原因，還需在其他附件上繼續(xù)查找事故原因。

表2 直流電阻 (mΩ)

表3 絕緣電阻及介損測(cè)試

3 有載分接開關(guān)吊芯檢查

3.1 加壓檢查

在吊芯檢查之前，對(duì)此變壓器進(jìn)行了有載開關(guān)是否滲漏的現(xiàn)場(chǎng)加壓檢查，使用干燥的氮?dú)?N2)在有載開關(guān)儲(chǔ)油柜上部施加0.02 MPa的靜壓力，在關(guān)閉氣源后保持一小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)壓力下降到了0.01 MPa。

此外，通過對(duì)變壓器外觀檢查，發(fā)現(xiàn)原本變壓器本體儲(chǔ)油柜油位高于有載開關(guān)儲(chǔ)油柜，但此時(shí)兩個(gè)儲(chǔ)油柜的油位已在同一位置。綜合油色譜分析、電氣試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)加壓檢查情況，初步判斷此次乙炔超標(biāo)事故是由有載開關(guān)油室與本體主油箱互通所造成。

3.2 吊芯檢查

在有載分接開關(guān)進(jìn)行吊芯后，發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)內(nèi)絕緣油已經(jīng)變成黑色，這是由于分接開關(guān)長(zhǎng)期多次的切換，所產(chǎn)生電弧將絕緣油嚴(yán)重分解所致；隨后，對(duì)有載分接開關(guān)外觀進(jìn)行了仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。然后對(duì)有載分接開關(guān)儲(chǔ)油桶底座儲(chǔ)油口、內(nèi)壁及觸頭、各密封部位進(jìn)行了檢查。

檢修人員抽空油室內(nèi)絕緣油，并清潔桶底及內(nèi)壁，在桶內(nèi)無殘油后靜置觀察，發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)桶壁上端與變壓器本體油箱連接處有滲油現(xiàn)象，如圖3所示。為了徹底查清漏點(diǎn)，工作人員對(duì)有載開關(guān)桶壁上端滲油清理后，對(duì)整個(gè)油室反復(fù)觀察，最終確認(rèn)變壓器本體絕緣油是通過油箱與有載開關(guān)桶壁上端連接處滲漏到有載分接開關(guān)中。

針對(duì)這一缺陷，在變壓器本體油箱中絕緣油全部抽出后，將有載開關(guān)油桶進(jìn)行拆解檢修，發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)油桶上端與本體油箱連接處的密封圈已經(jīng)斷裂，如圖4所示。正是此處密封圈的斷裂，在變壓器調(diào)壓瞬間隨著有載開關(guān)油的壓力略大于變壓器本體中油的壓力，導(dǎo)致有載分接開關(guān)室內(nèi)含有大量C2H2等氣體的絕緣油滲透到變壓器本體中，造成此次油色譜數(shù)據(jù)超標(biāo)事件。

4 處理措施

在查明事故原因后，對(duì)有載分接開關(guān)斷裂的密封圈進(jìn)行了更換，對(duì)有載分接開關(guān)進(jìn)行輕擦、清洗，并對(duì)變壓器本體絕緣油進(jìn)行了抽真空濾油處理。在有載分接開關(guān)恢復(fù)安裝完成后，進(jìn)行了變壓器有載分接開關(guān)動(dòng)作特性(圖5)、繞組直流電阻等電氣試驗(yàn)，全部正常、合格。在變壓器投運(yùn)后，按照大修后取油樣周期進(jìn)行了油色譜跟蹤監(jiān)測(cè)，色譜數(shù)據(jù)正常(C2H2含量為0.04 μL/L)。

5 結(jié)論

本文變壓器本體油箱中乙炔氣體含量劇增，并非變壓器自身存在故障，而是有載分接開關(guān)油室向本體油箱滲漏所造成，屬于典型的非故障原因引起的特征氣體增高。因此，當(dāng)檢測(cè)人員發(fā)現(xiàn)某氣體數(shù)據(jù)異常時(shí)，首先要排除現(xiàn)場(chǎng)采樣和儀器處理過程中是否存在問題；其次要排除由非故障因素而產(chǎn)生的表面數(shù)據(jù)異常，避免發(fā)生數(shù)據(jù)誤判，給電力公司造成人力物力損失。總之，油務(wù)人員需要有豐富的設(shè)備運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，提供經(jīng)得起時(shí)間檢驗(yàn)的結(jié)論并提出合理的處理建議。