變壓器油中含氣量超標檢查與處理

馬金平

(云南華電金沙江中游水電開發有限公司梨園發電分公司，云南 麗江 674100)

0 引言

變壓器油中含氣量指的是溶解在絕緣油中的氣體總量，包括：O2、N2、CO、 CO2等[1]，用體積百分數表示。按照現行標準DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》要求，運行中500 kV變壓器油含氣量不能超過3%[2]，超過3%氣體在變壓器內部積聚變成氣泡，造成放電等事故的風險就大大增加。含氣量超標是500 kV變壓器常見的問題之一，據統計，2011年北京超高壓公司對其所轄18個500 kV變電站內144臺變壓器和78臺電抗器進行含氣量檢測，總計有52臺含氣量大于3%[3]，占統計總數的23.42%。梨園水電站500 kV變壓器和電抗器共15臺，自2014年相繼投產以來，目前共發現5臺變壓器(電抗器)含氣量超標，占總數的33.33%，梨園水電站針對5臺變壓器(電抗器)的具體問題采取了不同的處理措施，在處理過程中總結出了一些可借鑒應用的經驗。

1 國內現狀

500 kV 變壓器油含氣量超標是一個普遍現象。目前國內對變壓器油中含氣量超標檢查方法大同小異，檢查過程中的很多細節并沒有統一標準，加之檢查過程中會出現各種各樣難以判斷的情況，要準確查找油中含氣量超標原因還是比較困難的。當出現油中含氣量超標情況時，大多依賴廠家進行技術指導，而廠家設備說明書上對此并沒有給出具體處理方法，廠家現場處理時所提供的技術方案也比較粗糙，容易造成判斷不準確，不能發現真正的進氣原因，造成工時的無謂浪費。在檢查過程中動作的不謹慎，還有可能造成設備損壞、空氣殘留等不良后果。

在梨園電站首次處理500 kV電抗器含氣量超標時，完全依照廠家所提供的方案進行處理，對電抗器本體進行了全面檢查，對呼吸器管路進行了檢查，并且對油枕內的膠囊進行了更換，檢查過程中并沒有發現明顯異常。3個月后，對該臺電抗器油中含氣量進行檢測，發現其依然超標。首次處理失敗的最主要原因就是廠家所提供的處理方案非常粗糙，導致沒有發現真正的含氣量超標原因。沒有找準病根，在恢復過程及熱油循環中也沒有注意操作細節，電抗器中存在殘留空氣，最終導致含氣量依然超標。

2 含氣量超標原因簡要分析

絕大多數變壓器油中含氣量超標原因是外部空氣進入還是變壓器內部產氣，只需對變壓器油色譜進行分析即可。若歷次色譜分析結果無明顯變化，則可以判斷變壓器油中含氣量超標進氣原因為空氣進入。梨園水電站已出現的5臺變壓器(電抗器)油中含氣量超標均為空氣進入引起。

空氣的進入有2種途徑：外部進入，即油箱存在漏氣的地方，如焊縫滲漏、膠囊漏氣、閥門密封不嚴等；變壓器在安裝和濾油過程中內部有空氣殘留，在變壓器抽真空、注油和熱油循環及排氣等環節，內部空氣未被排凈，導致含氣量超標。通常來講，只要在變壓器安裝過程中工藝控制得當，新安裝的變壓器中基本不會有空氣殘留，運行中的變壓器含氣量超標原因通常為外部進氣所致，最主要的是變壓器呼吸器和油枕聯通閥缺陷、油枕內膠囊破損等導致空氣進入。

3 含氣量超標檢查處理

在梨園電站對5臺變壓器(電抗器)含氣量超標檢查過程中，現場檢查人員不斷摸索，形成如下較實用和科學的檢查處理流程。在檢查和操作過程中應特別注意細節，否則有可能導致不能發現真正進氣原因或者導致新的空氣進入。

3.1 檢查油枕內部是否為真空

在變壓器正常運行過程中，呼吸器一端直接與大氣相通，一端直接連通油枕內部的膠囊，膠囊為密閉狀態，膠囊與油枕之間的聯通閥為常閉，油枕本體上的聯通閥及人孔門均封閉嚴密，如圖1所示。因此，理論上正常狀態下變壓器油枕本體應呈負壓狀態。

圖1 變壓器油枕示意

當變壓器停運之后，可以首先檢查油枕本體是否為真空狀態。檢查方式為：緩慢打開變壓器油枕頂部排氣塞，仔細觀察有無吸氣聲，從而判斷油枕內部是否為真空狀態。如果有吸氣聲音，則說明油枕內部真空度良好，從而基本將變壓器膠囊損壞、油枕密封不嚴、呼吸器聯通油枕的聯通閥及管道漏氣等原因排除。

采用此種方法主要優點是能直接指明接下來檢查的重點方向。如果真空狀態良好，則說明油枕、膠囊、管道、閥門、排氣塞等部分均不存在漏氣現象，接下來要重點檢查變壓器本體和外循環冷卻器是否有進氣處或者有無滲漏油的地方；如果真空已經被破壞，那么說明變壓器油枕內的變壓器油在運行中能直接與大氣接觸，這也是運行中變壓器含氣量超標的主要原因。梨園電站曾經將5臺運行時油中含氣量超標的變壓器(電抗器)與備用變壓器做過對比，備用變壓器打開油枕頂部排氣塞時，有明顯的吸氣聲，而打開5臺變壓器(電抗器)油枕頂部排氣塞時，均無明顯吸氣聲。

3.2 檢查油枕真空被破壞的原因

由圖1分析得出，運行中油枕本體能與大氣接觸的地方主要有排氣塞、人孔門、油枕外殼、聯通閥(注意聯通閥又分為聯通閥閥芯和聯通閥法蘭連接的密封面)、膠囊、膠囊連接密封處。接下來將采用油枕整體密封試驗、油枕聯通閥密封檢查和膠囊試驗檢查等方式一一對上述原因進行確認分析，并強調了檢查過程中的注意事項。

本方法采用正壓充氣保壓法對油枕真空被破壞的原因進行排查。

3.2.1 油枕整體密封試驗

準備干燥氮氣1瓶(50 kg)，變壓器專用充氣工具1套、檢漏起泡液若干。打開聯通閥，確認排氣塞關閉嚴密，用充氣工具連接氣瓶和呼吸器管路，充氣至30 kPa左右，此時可以在油枕人孔門、排氣塞、焊縫等部位噴涂檢漏起泡液，全面仔細檢查油枕本體有無滲油現象，起泡液有無冒泡現象。保壓30～60 min，壓力表上讀數無明顯下降，則可以判斷本體無漏氣，可排除上述排氣塞、人孔門、油枕外殼、聯通閥連接密封面漏氣可能。

注意：充氣前應關閉變壓器本體壓力釋放閥前端閥門，防止壓力釋放閥誤動作，如果變壓器本體壓力釋放閥前端無閥門，則應適當降低充氣壓力，以不使壓力釋放閥動作為宜。

3.2.2 檢查膠囊是否完好

準備干燥氮氣一瓶、變壓器專用檢漏充氣工具一套。在呼吸器安裝法蘭處安裝充氣工具，打開油枕放氣塞，關閉聯通閥。向膠囊充入干燥氮氣，充入氣體壓力約為5 kPa，維持2 h，殘壓不低于4 kPa，則可認為膠囊完好，如果充氣過程中排氣塞有油滲出，停止充氣。檢查注意要點有以下幾點。

(1)充氣過程中，無論膠囊是否漏氣，從排氣塞處均能感知到氣體出來，并且出氣速度與充氣速度保持正比例關系，此現象有可能造成誤判。原因為膠囊在膨脹過程中將油枕內的空氣擠出，充氣越快，膨脹越快，則擠出的空氣氣流越大。

(2)給膠囊充氣，用氣量會比油枕本體密封檢查試驗時用氣量大，應保持足夠的耐心，直至將膠囊充鼓脹能從排氣塞口處看見膠囊為止。因為當油枕本體密封試驗時，聯通閥已打開，油枕內已經充滿了空氣。在對油枕整體充氣時，油枕連同膠囊整體是密封的，不需要太多的空氣就能將整體充至試驗壓力，但對膠囊試驗時，因油枕本體排氣塞是打開的，充氣過程中，需用充到膠囊中的氣體來填充油枕本體內之前的空氣，導致用氣量增加。

(3)即便膠囊密封試驗未通過，也不能直接得出膠囊已破損的結論。因為從圖1可以看出，當膠囊與油枕連接密封處密封不嚴時或者聯通閥閥芯關閉不嚴，也會導致膠囊密封試驗不通過，因此還需進一步檢查膠囊與油枕連接密封情況和聯通閥閥芯是否關閉嚴密。

3.2.3 其他項目檢查

拆除油枕上部呼吸器管路端蓋，檢查膠囊與油枕的連接螺栓是否緊固，膠囊密封墊是否受力均勻，如果螺栓是緊固的，密封面是平整的，則可以判斷該處密封良好。拆除油枕聯通閥，對聯通閥進行密封性試驗：關閉閥門，分別從閥門端施加0.05 MPa氣壓，將閥門浸入油中，檢查是否有氣泡析出，確定是否有滲漏。

結合上述各步的檢查情況，綜合判斷膠囊是否存在漏氣情況。

4 變壓器油熱油循環及注意事項

按照上述檢查步驟，找到變壓器含氣量超標的真正原因，進行相應的處理之后，最后還需對變壓器抽真空和進行熱油循環。熱油循環前，對變壓器油枕內的排氣方法主要有充膠囊排氣法和抽真空排氣法，本文推薦采用抽真空排氣法，因為根據梨園電站首次處理電抗器含氣量超標的經驗，充膠囊排氣法并不能完全排除油枕內的空氣，采用抽真空的方法，可以較好地排凈油枕及管路中的空氣。熱油循環前，對變壓器進行抽真空：連接濾油機與變壓器呼吸器接口，打開油枕上部聯通閥，關閉排氣塞，開啟濾油機真空泵和羅茨泵，真空度達到133 Pa后，將聯通閥關閉嚴密，拆除抽真空的連管。注意拆管過程中一定要緩慢，因為抽真空時，油枕內膠囊也同時被抽真空，拆除呼吸器上的管子時，外部空氣將進入膠囊內，如果拆管速度過快，外部空氣猛然涌入膠囊，有可能將膠囊損壞。

熱油循環處理變壓器油。將真空濾油機進油管連接至變壓器下部注放油閥，真空濾油機出油管連接變壓器油箱上部熱油循環專用閥門。打開濾油機與主體連接的閥門，啟動濾油機進、排油泵，控制濾油流量6 000～8 000 L/h，待進出油穩定后，投入加熱器。熱油循環時設置油溫在60～63 ℃左右。

停止濾油時提前20 min關閉加熱器，防止加熱器中油過熱產生烴類氣體。經熱油循環處理后，靜放24 h取油樣化驗含氣量，若絕緣油樣不合格，則適當延長熱油循環時間。

變壓器停止熱油循環后宜靜放不少于48 h，靜放期間，可打開冷卻器等各處排氣塞排氣。熱油循環靜置完畢，對絕緣油進行色譜分析及含氣量檢測，合格后，變壓器可以投入正常運行。

5 應用實例

下面以近期檢查梨園電站500 kV#4主變壓器B相油中含氣量超標為例，進行實際應用說明。

梨園電站500 kV#4主變壓器2014年12月底投產，2017年3月在例行檢查中發現B相含氣量達到2.9%，A相與C相均為1.5%左右，在之后的持續觀察中發現B相含氣量最高增長到3.5%左右。經過分析B相絕緣油色譜結果，初步判斷B相含氣量為進入空氣所致。停電檢查時，按照上述步驟，首先粗略檢查油枕是否為真空狀態，結果為否，則重點檢查油枕部分進氣的可能性。然后用整體密封試驗法，從呼吸器接口處對本體加壓至5 kPa，壓力保持30 min，無明顯變化，則將漏氣的范圍進一步縮小至膠囊本體及聯通閥閥芯處。最后從油枕上部呼吸器管路與膠囊連接的結合部直接給油枕內膠囊充氣保壓，充氣至3 kPa，不到10 min，壓力降為零，則基本判斷膠囊本體漏氣。將膠囊從油枕內拉出來檢查驗證，發現膠囊粘接縫破損。本次檢查從開始查找漏氣原因到最后確定漏氣點，總用時4 h，進一步證明了本文所述檢查方法的可行性和科學性。

6 結束語

目前國內絕大多數變壓器含氣量超標原因皆為空氣進入引起的，在變壓器含氣量超標處理過程中，除了要準確分析含氣量超標原因外，采取科學的適當的檢查處理步驟，對減少實際操作中的動作浪費，防止在處理過程中新的空氣進入和空氣殘留，防止設備損壞具有重要意義。本文總結了梨園水電站對5臺變壓器(電抗器)含氣量超標檢查處理過程中的經驗，首先判斷油枕是否是真空，再采用正壓充氣保壓法，分步對油枕整體密封、膠囊和聯通閥閥芯進行檢查的方式，對變壓器油枕中油中含量超標的原因進行一一排查，對檢查處理中的注意事項進行了說明。在檢查處理過程中，最重要的兩點是：一是要思路清晰，流程明了，二是注意細節，準確判斷。