500k V主變油中乙炔含量超標(biāo)的分析、檢測與處理

陳 超 錢 聰

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司南通運(yùn)維站）

0 引言

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備之一，變壓器的安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著重大作用。作為掌握油浸式變電設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)的重要手段，油色譜分析在此類設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估與狀態(tài)檢修工作中，往往承擔(dān)著發(fā)現(xiàn)缺陷的角色。在油色譜分析結(jié)果的指引下，妥善結(jié)合帶電檢測等其他試驗(yàn)檢測手段，能夠幫助運(yùn)維檢修人員更為具體、深入、準(zhǔn)確地對(duì)變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行精確定位，從而在內(nèi)檢中快速找到故障點(diǎn)，為精準(zhǔn)排故提供可靠的技術(shù)保障。

近年來，全國500kV主變通過乙炔發(fā)現(xiàn)主變內(nèi)部故障，并且在現(xiàn)場條件下，內(nèi)檢成功定位到缺陷的概率不到30%，大多數(shù)情況都是要通過返廠修理才能找到問題。而本文是針對(duì)一臺(tái)500kV主變，通過油色譜分析發(fā)現(xiàn)主變內(nèi)乙炔增長趨勢，并達(dá)到規(guī)程的注意值，判斷內(nèi)部存在低能放電后，現(xiàn)場通過局部放電檢測對(duì)內(nèi)部缺陷精準(zhǔn)定位，依據(jù)精準(zhǔn)定位結(jié)果短時(shí)間內(nèi)完成主變內(nèi)檢，排除故障，恢復(fù)送電。

1 發(fā)現(xiàn)故障

2022年4月24日，江蘇南通某站＃5主變C相油色譜在線監(jiān)測裝置檢測發(fā)現(xiàn)乙炔數(shù)據(jù)為0.14μL／L，且存在緩慢上升的趨勢。對(duì)其連續(xù)跟蹤取油樣發(fā)現(xiàn)，確實(shí)存在乙炔，并且在緩慢增長。2022年5月24日，取樣色譜分析，發(fā)現(xiàn)＃5主變C相乙炔含量為1.0μL／L，達(dá)到了國網(wǎng)預(yù)試規(guī)程注意值1.0μL／L［1］，立即對(duì)該主變進(jìn)行帶電檢測，監(jiān)測到放電信號(hào)。2022年6月7日，停電前最后一次離線油色譜乙炔含量為1.17μL／L。綜合判斷，變壓器內(nèi)部存在放電現(xiàn)象，且在靠近夾件的部位。為避免變壓器內(nèi)部故障隨著放電的進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致主變損壞，超高壓公司于2022年6月8日對(duì)該主變申請停電檢修。

2 故障分析、檢測過程

2.1 主變情況

主變生產(chǎn)廠家：保定天威保變電氣股份有限公司，型號(hào)：ODFS-334000／500，生產(chǎn)日期：2018年12月，投運(yùn)日期：2019年6月，上次檢修日期：2022年3月；油色譜在線監(jiān)測裝置廠家：上海思源，生產(chǎn)日期：2019年3月，投運(yùn)日期：2019年6月。經(jīng)查詢，該主變最近一次于2020年9月26日進(jìn)行首檢，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與出廠試驗(yàn)報(bào)告、交接試驗(yàn)報(bào)告相比，均無明顯異常。主變檢測到乙炔前也未遭受雷擊、操作過電壓。

2.2 油色譜分析

＃5主變C相油色譜分析歷史數(shù)據(jù)見表1。從油色譜數(shù)據(jù)分析，根據(jù)三比值法判斷，特征氣體比值編碼為121或101，對(duì)應(yīng)的故障為低能放電或低能放電兼過熱［2］。根據(jù)油色譜數(shù)據(jù)，由于一氧化碳和二氧化碳的變化量很小，故障涉及不到固體絕緣。同時(shí)因?yàn)樵撝髯兊睦@組、引線的絕緣均是油紙包裹，如果是主變電回路出現(xiàn)問題，必定會(huì)出現(xiàn)固體絕緣放電特征，并且乙炔增長量會(huì)遠(yuǎn)快于本臺(tái)主變的乙炔增長量，所以排除電回路絕緣故障。那么缺陷就縮小在磁回路中，鐵心、夾件、磁屏蔽，并且是裸露的金屬放電，放電量較小。

表1 ＃5主變C相離線油色譜分析跟蹤數(shù)據(jù)

2.3 局放定位

2.3.1 電信號(hào)

2022年5月24日對(duì)＃5主變C相進(jìn)行局部放電超聲定位測量工作。選擇在鐵心、夾件處采集局部放電信號(hào)，監(jiān)測時(shí)間2h，沒有采集到明顯的放電信號(hào)，其中鐵心通道背景噪聲2024pC、夾件背景噪聲3828pC，用超聲探頭對(duì)變壓器本體1／3和1／2高度處，繞變壓器本體一周采集放電聲信號(hào)，沒有采集到放電超聲信號(hào)。5月25日下午對(duì)＃5主變C相進(jìn)行局部放電測量，在15：14時(shí)采集放電信號(hào)鐵心通道視在放電量9355pC、夾件通道視在放電量7159pC和在16：12時(shí)采集放電信號(hào)鐵心通道視在放電量5278pC、夾件通道視在放電量5955pC，見表2。

表2 ＃5主變C相局部放電信號(hào)圖

對(duì)放電信號(hào)分析發(fā)現(xiàn)鐵心放電信號(hào)與夾件放電信號(hào)極性相反，見圖1，圖中1為鐵心放電信號(hào)、2為夾件放電信號(hào)。

圖1 鐵心、夾件放電信號(hào)極性分析圖

鐵心放電信號(hào)與中性點(diǎn)放電信號(hào)極性相同，見圖2，圖中1為鐵心放電信號(hào)、2為中性點(diǎn)放電信號(hào)。

圖2 鐵心、中性點(diǎn)放電信號(hào)極性分析圖

17：30時(shí)在變壓器中心點(diǎn)接地線排處取放電信號(hào)，其中鐵心放電量值1905pC、中性點(diǎn)放電信號(hào)量值841pC。

綜上可以發(fā)現(xiàn)該放電屬于間歇性放電，鐵心夾件接地線排處采集的放電信號(hào)大于中性點(diǎn)接地線排處采集的放電信號(hào)。

同時(shí)由于放電的間歇性，查詢近幾日的負(fù)荷數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的放電情況與主變負(fù)荷大小存在一定的相關(guān)性，負(fù)荷越大，主變震動(dòng)越大，越容易放電。

2.3.2 聲信號(hào)

采集到電信號(hào)后采用電聲定位的方式對(duì)放電信號(hào)進(jìn)行超聲定位，在變壓器中性點(diǎn)側(cè)布置4個(gè)測量點(diǎn)。利用聲電聯(lián)合聯(lián)合的方法，見表3，經(jīng)計(jì)算得到放電點(diǎn)位置，該位置距離變壓器油箱上箱沿0.03m、距離低壓側(cè)外延2.9m、從圖3圓圈位置向變壓器內(nèi)部深0.6m、半徑0.2m的球體范圍內(nèi)。

表3 電聲定位最近點(diǎn)圖譜信號(hào)

圖3 電聲定位最近點(diǎn)位置照片（圓圈位置）

3 故障處理情況

3.1 內(nèi)檢情況

根據(jù)前期局放信號(hào)的定位，有針對(duì)性地對(duì)主變進(jìn)行內(nèi)檢，在局放信號(hào)定位的地方發(fā)現(xiàn)，夾件磁屏蔽緊固螺桿能用手旋動(dòng)，外觀沒有放電痕跡，其他夾件磁屏蔽無異常，拆解后見圖4、圖5。

圖4 故障點(diǎn)位置

圖5 對(duì)應(yīng)磁屏蔽板情況

除故障點(diǎn)外，內(nèi)檢沒有其他明顯異常，故障點(diǎn)位置如圖6所示。

3.2 原因分析

通過變壓器內(nèi)檢，發(fā)現(xiàn)明顯的故障位置，面對(duì)低壓側(cè)主柱右側(cè)鐵心夾件磁屏蔽組從外側(cè)向主柱中心第三片，具體見圖6。此處磁屏蔽板的接地緊固螺栓松動(dòng)，由于此處螺栓的松動(dòng)導(dǎo)致磁屏蔽板的等電位連接片與鐵心夾件的電連接不可靠。當(dāng)?shù)入娢贿B接片的電連接失效時(shí)，等電位連接片與鐵心夾件間出現(xiàn)低能量的火花放電。由于機(jī)械松動(dòng)原因，會(huì)使電連接片出現(xiàn)非連續(xù)性的電連接失效，進(jìn)而出現(xiàn)間斷性低能量火花放電。此現(xiàn)象能夠與前期變壓器油色譜故障特征氣體相吻合。

圖6 故障點(diǎn)示意圖

4 處理措施

現(xiàn)場對(duì)故障處磁屏蔽板拆卸，對(duì)放電處污物進(jìn)行清理，更換絕緣緊固件及等電位連接片，重新復(fù)裝完成。

5 結(jié)束語

變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置是對(duì)變壓器定期油色譜分析的一個(gè)有益的和必要的補(bǔ)充。通過正確的方法分析在線監(jiān)測提供的數(shù)據(jù)，就能及時(shí)了解變壓器的運(yùn)行狀況，準(zhǔn)確判斷出變壓器內(nèi)部有無故障和故障發(fā)展情況，保證變壓器安全可靠運(yùn)行。本文以一起500kV變壓器油中乙炔超標(biāo)為例，通過對(duì)變壓器進(jìn)行油中溶解氣體色譜分析及解體檢查，探討變壓器故障原因并提出處理措施，為變壓器同類型問題提供參考。