66kv變電站主變壓器油色譜異常原因分析

摘 要：對66kv主變壓器存在的油色譜異常情況，主要表現在油中乙炔（C2H2）氣體值超標情況進行了分析，查找了乙炔（C2H2）超標的原因，確認設備制造工藝不良、原發缺陷在多次短路電流沖擊作用下擴大、線圈位移綁扎帶開裂絕緣筒局部損害導致絕緣油間隙小火花放電并加劇，是引發乙炔相對產氣量增加的主要原因，并提出改進措施。

關鍵詞：66kv主變壓器；乙炔（C2H2）氣體值超標；短路沖擊

1 缺陷發展經過

2010年6月份以來，某變電站2號主變油中乙炔組分含量最高達到4.66μL/L（2012年3月16日數據，規程要求不大于5μL/L），其它組分無異常變化。設備內部存在火花放電缺陷，按照1個月檢測周期連續監測無明顯變化。2012年10月10日，試驗人員對2號主變進行油色譜跟蹤分析時發現，乙炔組分突增，超過規程注意值達到11.96μL/L，較上次數據有明顯增長，相對產氣速率達到204%/月（規程要求不大于10%/月），診斷認為該設備內部存在的火花放電缺陷快速發展，容易發展到大能量的電弧放電，對設備停運檢查。

2 設備基本資料

3 試驗數據分析及故障診斷

3.1 色譜數據分析

公司色譜專業人員自2010年6月份開始，一直對2號主變進行色譜異常監測，堅持監測周期不超過1個月。2012年10月10日，發現乙炔組分突增，相對產氣速率達到204%/月，證明設備內部缺陷快速向嚴重故障發展。

分析色譜數據，認為該設備一直存在火花放電缺陷，油中溶解氣體乙炔含量占總烴主要成分，氫氣含量較低與乙炔含量處于同一數量級，并且火花放電故障部位未發生在主要的導電回路內。同時，根據某電科院模擬試驗結論，認為2號主變設備內部存在的火花放電缺陷發展經歷了兩個主要階段，2012年9月11日以前，為火花放電平穩期，設備內部缺陷持續存在但未突變發展或消除，設備狀態可控，采取縮短色譜監測周期即可；9月11日以后某個時間，設備受到外因影響或火花放電完成量變到質變的積累，火花放電缺陷表現為突變發展，進入火花放電惡化期。

3.2 局部放電試驗數據分析

2號主變油色譜數據乙炔含量異常突變發生后，按照專家意見，對其進行了局部放電試驗。試驗數據見表1。

3.3 故障診斷

4 設備解體情況

2012年10月24日，該設備運輸到某變壓器公司裝配廠房內進行設備解體。

4.1 吊芯檢查情況

2012年10月24日，對2號主變進行了首次吊芯檢查。檢查過程中發現A、B相之間鐵芯一處拉帶斷裂，器身每相的上部絕緣端圈的墊塊都有多處脫落，尤其B相線圈變形較為嚴重，發生明顯位移、小角度傾斜，壓釘外移、鐵芯綁扎帶開裂，與局放檢測B相局放量最大相吻合。

資料顯示，該變壓器在2012年3月至7月之間就受到11次短路沖擊，變壓器運行環境較差，容易因出口短路，引發設備故障。

4.2 器身拆解檢查

2012年11月1日，技術人員對器身進行了徹底拆解，將高、低、調壓繞組及其絕緣全部從鐵芯上拔出，重點檢查以下項目：高壓繞組及其匝絕緣；低壓繞組及其匝絕緣；調壓繞組及其匝絕緣；高-低壓繞組間絕緣；高-調壓繞組間絕緣圍屏、油隙撐條、角環；低壓-鐵芯繞組間絕緣圍屏、油隙撐條；所有器身絕緣；高壓繞組穩定情況；低壓繞組穩定情況；調壓繞組穩定情況；鐵芯內側情況。

通過檢查，未發現任何部件有放電痕跡，但在檢查過程中卻發現主變有下列主要缺陷：

（1）低壓繞組a、b相上端2-3匝線已發生向上的軸向位移10-100mm，已無法恢復；（2）三個低壓繞組撐條向左傾斜；（3）三個高壓繞組撐條向右傾斜。個別線段已出現輻向失穩，已無法恢復；（4）所有繞組所使用的內徑絕緣筒材質為膠質材料，在過電壓沖擊下極易發生放電；且高、低壓絕緣筒已有不同程度的開裂；（5）鐵芯外徑側圍有聚酯薄膜，易產生爬電；（6）三相鐵芯柱外表面已有大面積銹蝕；（7）高低壓撐條已脫離繞組墊塊及線段。

綜上，雖然沒有找到火花放電部位及放電痕跡，但卻發現了主變繞組、鐵芯等主要部件已經存在嚴重缺陷，尤其B相繞組，這些缺陷已無法恢復只能對主變進行重新制造。

4.3 原因分析

4.3.1 局部放電量不合格的原因。在2號主變局部放電測量時，高壓側三相繞組局放量不合格，尤其B相繞組局部放電量最大，遠高于A、C相繞組的局放量。解體檢查發現的，墊塊松動、脫落、線圈變形、鐵芯綁扎帶開裂、絕緣筒開裂等情況都會導致局部場強集中、畸變導致局放量不合格，其中B相繞組線圈變形最為嚴重，壓釘外移、鐵芯綁扎帶開裂的情況很好地解釋了該相繞組局放量最大的原因。

4.3.2 未找到明顯放電部位及痕跡的原因

（1）導電回路上的較強火花間隙放電，是出現明顯放電痕跡的充分但不必要條件。沒有明顯放電痕跡，說明火花放電沒有發生在導電回路之中。按照火花放電模型模擬的情況來看，推測油隙在1mm及以下的短間隙時，才有可能在相應部件上遺留放電痕跡。（2）對于2號主變，造成火花放電的原因有多種可能：絕緣墊塊松動脫落導致墊塊的懸浮電位產生；高、低壓絕緣筒已有不同程度的開裂造成絕緣筒上面分布許多油隙，容易產生懸浮電位，發生火花放電等。

4.3.3 器身拆解發現諸多缺陷原因分析

（1）器身拆解發現了諸多嚴重缺陷，分析認為，該設備多次經受短路沖擊和過電壓，電動力導致絕緣墊塊松動脫落，拉帶斷裂等情況出現。（2）2006年投運四年后開始設備內部就存在一定量的乙炔組分，證明火花放電的缺陷不斷持續，直到量變到質變或受到外界影響承受不住時，缺陷突然惡化，最終將導致設備的嚴重故障。

5 結束語

5.1 設備制造工藝不良。鐵芯外側圍有聚酯薄膜，易產生爬電；變壓器油為石蠟基；有載分接開關為老式的非智能機構；引線支架為硬雜木材料，強度較低。

5.2 該設備經受多次短路沖擊或過電壓。主變經受短路沖擊或過電壓造成絕緣墊塊松動，撐條移位，線匝位移、壓釘突起等情況，直接導致了局部放電試驗不合格。

6 措施及建議

6.1 增強色譜試驗裝備、加大人員的投入，做好油色譜異常設備的技術監督工作，在色譜出現異常時應適當縮短檢測周期，及時掌握異常設備缺陷發展狀態。

6.2 變壓器發生出口短路后，應及時安排色譜測試，一旦發現油色譜出現異常應及時采取措施。

6.3 對經常發生出口短路的主變設備進行統計，有條件時進行抗短路能力評估，必要時進行局部放電試驗檢查。

參考文獻

[1]高景林.變壓器油色譜在線監測幾個問題的探討，2011-11-15.