1000 kV電抗器絕緣油含氣量異常分析及處理

張銘輝

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司，福建 福州 350013）

電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著極其重要的意義，變壓器是影響電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一，變壓器油含氣量的大小將直接影響變壓器的絕緣性能，對(duì)含氣量進(jìn)行有效測(cè)定和可靠評(píng)價(jià)就顯得尤為重要[1]。GB/T 50832—2013《1000 kV 系統(tǒng)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》以及國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 310—2009《1000 kV電氣安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：1000 kV充油電氣設(shè)備中絕緣油含氣量小于等于0.8%，GB/Z 24846—2009《1000 kV 交流電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定運(yùn)行設(shè)備絕緣油中含氣量小于等于3%。含氣量超標(biāo)對(duì)運(yùn)行設(shè)備來講，存在很大的安全隱患，須要立即查找原因及時(shí)處理。

1 變壓器油

變壓器油是變壓器的重要組成部分，它具有絕緣性能良好、理化性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，在變壓器中起到絕緣和冷卻作用。油中含氣量是指以分子狀態(tài)溶解在油中的氣體所占油體積的百分含量，一般情況下，溶解的氣體主要是指空氣，氣體在油中若以氣泡形式存在時(shí)，就會(huì)帶來很大的危害。

含氣量超標(biāo)會(huì)降低絕緣強(qiáng)度。氣體在油中的溶解度具有飽和值，在一定情況下油中會(huì)析出氣泡，氣泡上浮時(shí)，經(jīng)過高電場(chǎng)區(qū)域，可能引起局部放電，氣泡的局部放電又會(huì)使油和紙絕緣分解出氣體，產(chǎn)生新的氣泡或使原有的氣泡擴(kuò)大，擴(kuò)大的氣泡經(jīng)過高電場(chǎng)區(qū)時(shí)，又會(huì)再次放電，甚至閃絡(luò)，使變壓器的絕緣強(qiáng)度下降。

加速絕緣老化。絕緣油在高溫作用下，再接觸空氣中的氧氣，會(huì)使油發(fā)生老化，老化的結(jié)果除生成水之外，還會(huì)生成油泥和酸，油泥附在繞組及鐵芯表面，會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的冷卻效果。

引起瓦斯動(dòng)作。變壓器器身中的氣體上浮通過連接管道匯聚在瓦斯內(nèi)部，當(dāng)氣體較多時(shí)會(huì)引起瓦斯報(bào)警，嚴(yán)重情況下還引發(fā)瓦斯動(dòng)作，主變跳閘的事故。

2 案例分析

2.1 設(shè)備狀況

某變電站電抗器為三相分體結(jié)構(gòu)，于2015年投運(yùn)，油枕為膠囊結(jié)構(gòu)，絕緣油為新疆克拉瑪依25號(hào)變壓器油。2015年12月，該電抗器C相在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)絕緣油含氣量達(dá)到4.21%，超過規(guī)定值3%，立即停電檢查并進(jìn)行脫氣處理。變壓器油色譜分析正常而含氣量檢測(cè)超標(biāo)，且設(shè)備投運(yùn)時(shí)間短，交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，初步分析含氣量超標(biāo)是由于變壓器本體密封問題所致。

2.2 設(shè)備檢漏及原因分析

密封問題導(dǎo)致含氣量超標(biāo)，而未發(fā)現(xiàn)絕緣油滲漏，則進(jìn)氣點(diǎn)往往位于器身上端的油枕以及套管處。打開高抗集氣盒，將瓦斯內(nèi)部氣體排凈，關(guān)閉油枕到本體油管道閥門，使油枕與本體徹底隔離，開始檢漏。

油枕部分。確認(rèn)油枕上端旁通閥（平衡閥）已關(guān)緊，拆除油枕呼吸器，在呼吸口充氮?dú)獠⒋蜷_油枕頂部?jī)蓚€(gè)排氣口排氣，1 min左右出油，之后對(duì)油枕充氣0.031 MPa壓力，用肥皂水對(duì)油枕表面焊縫、側(cè)面法蘭焊縫等部位進(jìn)行檢漏，未發(fā)現(xiàn)明顯漏點(diǎn)，如圖1 所示。

圖1 焊縫檢查

1 h后，油枕壓力值從0.031 MPa降至0.029 MPa，打開油枕頂部?jī)蓚€(gè)排氣口排氣，發(fā)現(xiàn)有較多氣體，懷疑油枕旁通閥滲漏。拆下旁通閥對(duì)其充氣檢漏，當(dāng)充氣壓力到0.01 MPa 時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣（如圖2 所示）。正常運(yùn)行時(shí)，旁通閥關(guān)閉，本體與膠囊內(nèi)氣體隔離，膠囊則通過呼吸器與外界相聯(lián)系進(jìn)行呼吸作用，旁通閥滲漏導(dǎo)致本體與外界氣體直接接觸，這是含氣量超標(biāo)的一個(gè)重要原因。

圖2 旁通閥滲漏

更換旁通閥，再對(duì)油枕充壓至0.031 MPa，排氣，靜置。靜置后壓力表不再降低，但再次打開頂部排氣口，仍有較多氣體，反復(fù)靜置、排氣后氣體始終無法排凈。檢查膠囊頂部與油枕連接部位的法蘭面，發(fā)現(xiàn)墊圈無跑位，密封情況良好，初步判斷懷疑膠囊可能有破損，導(dǎo)致膠囊內(nèi)氣體進(jìn)入油枕內(nèi)，使氣體無法排凈。將膠囊拆除，充氣后進(jìn)行檢漏、密封性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格，并無漏點(diǎn)。但發(fā)現(xiàn)膠囊的尺寸明顯大于油枕，更換新的配套小尺寸膠囊后，排氣、靜置后再無氣體排出。膠囊尺寸大于油枕，膠囊在油枕內(nèi)部處于褶皺狀態(tài)，膠囊無法撐開，在安裝過程中帶入的氣體，無法徹底排出，才會(huì)出現(xiàn)壓力值不變，而氣體始終無法徹底排凈的怪異現(xiàn)象。

套管部分。檢查套管頂部接線頭，接頭為軟連接結(jié)構(gòu)，套管頂部不存在肉眼可分辨的由于應(yīng)力作用而導(dǎo)致的開裂缺陷（如圖3所示）。套管的檢漏可分為正壓、與負(fù)壓檢漏。打開油枕到本體油管道閥門，壓力釋放閥安裝防誤動(dòng)固定條，從油枕呼吸口對(duì)膠囊充氣實(shí)現(xiàn)電抗器的整體加壓，壓力值為0.03 MPa，用肥皂水對(duì)套管頂部檢漏未發(fā)現(xiàn)缺陷。

圖3 套管頂部接線頭無硬力作用

正壓檢漏結(jié)束后，進(jìn)行負(fù)壓試驗(yàn)，對(duì)油枕膠囊抽真空，在套管頂部用套管同類型合格變壓器油進(jìn)行負(fù)壓檢漏（如圖4所示），未發(fā)現(xiàn)異常。檢漏完畢對(duì)變壓器整體進(jìn)行脫氣處理后，設(shè)備含氣量降低，試驗(yàn)合格。

圖4 用變壓器油對(duì)套管頂部進(jìn)行檢漏

3 含氣量超標(biāo)處理方案

在設(shè)備交接、例行試驗(yàn)中須要取油樣進(jìn)行含氣量測(cè)量，若含氣量超標(biāo)，則兩者原因往往不同，可以根據(jù)以圖5所示措施進(jìn)行處理。

圖5 含氣量超標(biāo)處理流程圖

即交接試驗(yàn)測(cè)得結(jié)果不合格，則考慮設(shè)備安裝過程中，氣體未排凈，反復(fù)靜置、排氣。在例行試驗(yàn)中測(cè)得不合格，則從油枕、套管入手，重點(diǎn)檢查油枕旁通閥是否關(guān)緊，膠囊是否滲漏，膠囊安裝法蘭面是否平整，對(duì)套管進(jìn)行正壓以及負(fù)壓檢漏。

檢查處理結(jié)束后，采用真空注油、熱油循環(huán)進(jìn)行脫氣處理。處理步驟如下：

將變壓器油注入油罐，對(duì)設(shè)備進(jìn)行抽真空，真空度能夠保持，設(shè)備密封良好，無漏點(diǎn)。

對(duì)設(shè)備進(jìn)行注油，注油的同時(shí)繼續(xù)抽真空，將氣體，水分完全抽出。

對(duì)設(shè)備進(jìn)行熱油循環(huán)，徹底脫氣。

在處理過程，多次取油樣進(jìn)行分析，檢查處理結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

變壓器（電抗器）運(yùn)行中無滲漏，并不代表設(shè)備密封良好，設(shè)備含氣量超標(biāo)也是屢見不鮮。含氣量超標(biāo)缺陷也主要集中在油枕部分，既有常見的旁通閥未關(guān)緊、滲漏，膠囊破裂等原因，也有本文中所述的膠囊尺寸不合適，導(dǎo)致氣體始終無法排凈的因素，究其原因主要是由于變壓器生產(chǎn)廠家一般外購(gòu)油枕，且未對(duì)油枕進(jìn)行徹底的檢查、試驗(yàn)，設(shè)備質(zhì)量無法保證，油枕隨變壓器一同運(yùn)達(dá)安裝，驗(yàn)收人員無法解體檢查，設(shè)備驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致含氣量超標(biāo)問題時(shí)有出現(xiàn)。