500kV變壓器油中含氣量異常跟蹤分析和處理

許家鳳 張偉平 廖肇毅 張新忠

摘要：電力變壓器的正常運行是電力系統安全可靠經濟運行的重要保障，必須最大限度的防止或減少變壓器故障和事故的發生。檢測變壓器油中含氣量能夠監測變壓器的絕緣情況和箱體的密封性能，分析其氣體組分和產氣速率可以判斷變壓器的故障現象和故障性質。本文主要簡述一起500kV變電站9臺變壓器油中含氣量異常跟蹤分析及含氣量超標處理，查明原因并對主變開展檢修處理，在處理后加強跟蹤試驗，全面保障電力變壓器安全可靠運行。

關鍵詞：變壓器油;含氣量;超標處理

引言

電力變壓器的正常運行是電力系統安全可靠經濟運行的重要保障。檢測油中含氣量能夠監測變壓器的絕緣情況和箱體的密封性能，分析其氣體組分和產氣速率可以判斷變壓器的故障現象和故障性質。充油電氣設備的潛伏性故障所產生的可燃性氣體大部分會溶解于油中。隨著故障的持續，這些氣體在油中不斷的累積，直至飽和甚至析出氣泡，故油中故障氣體的絕對含量及其累積程度是診斷設備故障與其發展情況的一個有效判斷依據。油中含氣量是指氧氣、氮氣、一氧化碳和二氧化碳含量的總和，主要是氧氣和氮氣含量（包括少量氬氣），它們都是來源于空氣對油的溶解。油中含氣量與設備的密封方式、油的脫氣程序等因素有關。一般開放式變壓器油中空氣是飽和的，總含氣量約為10%左右;隔膜密封的變壓器則根據其注油、脫氣方式與系統嚴密性而定，狀況良好時，油中總含氣量能維持低于3%，目前國內多數隔膜保護變壓器不是全密封結構，一般總含氣量為3%～8%;少油設備如互感器、套管等由于在制造過程中經過真空處理和真空浸油，其總含氣量一般應低于3%，但也存在因密封不嚴使其總含氣量在3%～6%之間。GB/T7595-2017《運行中變壓器油質量》中要求500kV變壓器在運行中油中含氣量小于等于3%。

1設備概況

某500kV變電站#3、#4、#5主變壓器（以下簡稱主變），共計9臺500kV單相變壓器，型號均為ODFS-334000/500，為特變電工衡陽變壓器有限公司2014年1月生產的變壓器，于2014年6月27日投運，絕緣油為克拉瑪依25號變壓器油。自正式運行起，在2015年4月15日發現#4主變C相因膠囊破裂導致油中含氣量超標，7月更換膠囊進行含氣量超標處理。之后相繼發現#3主變三相、#5主變C相油中含氣量異常，在2015年7月至2018年3月期間陸續更換9臺主變出廠時的原廠膠囊。更換膠囊運行一段時間后，先后發現#4主變A、B相、#5主變A相、#3主變A、C相油中含氣量異常，油中含氣量已超過3%。

2原因分析

#4主變A、B相、#5主變A相油中含氣量于2018年5月11日確認含氣量超標后，縮短預試周期對主變油中含氣量進行跟蹤。從變壓器絕緣油色譜數據分析，三臺主變的油中溶解氣體含量正常，氫氣及總烴含量較小，乙炔含量為零，變壓器內部無故障發生，可排除含氣量異常由變壓器內部故障引起。分析#4主變A、B相、#5主變A相這三臺主變在更換原廠膠囊前后的含氣量數據，發現在2014年主變交接試驗兩年后含氣量增長較慢，分別增長了0.407%、1.265%、1.725%，在2017年更換膠囊經運行一年半時間后含氣量增長較快，分別增長了4.052%，3.580%、4.560%。同時也對#5主變B相在更換膠囊前后的含氣量數據分析對比，也符合更換膠囊前含氣量增長緩慢、更換膠囊后增長較快這個規律。從168天的三臺主變跟蹤期內的試驗數據分析得到含氣量增長變化先快后慢，后期含氣量增長速率較為緩慢，可能是隨著主變含氣量的逐漸增長，空氣在油中溶解度逐漸達到飽和狀態，隔膜密封的變壓器在密封不好時一般油中含氣量在4%至6%之間。

經上述分析，判定含氣量超標的原因可能是設備密封不嚴進入空氣所致.主變本體可能存在漏點，特別是在油枕各部件，如旁通閥、膠囊處存在密封不良，或者主變在真空注油時，沒有將里面氣體完全排凈，如散熱器、升高座排氣孔等，內部殘留氣體導致含氣量逐漸升高。

3檢修處理

3.1#4主變檢修情況

2018年11月對#4主變開展含氣量超標處理，發現#4主變A相的膠囊與油枕固定處有一顆螺絲明顯滲油，拆開膠囊與油枕連接面，發現膠囊與油枕連接處密封膠圈存在安裝錯位及嚴重變形，分析為外界空氣通過密封膠圈與固定螺絲的縫隙進入變壓器油枕與變壓器油接觸導致含氣量超標，同時#4主變B相發現膠囊與油枕固定處也有一顆螺絲有明顯滲油，檢查情況與原因分析與#4主變A相一致。#4主變C相未發現漏點，2015年更換膠囊后油中含氣量一直未超標。

3.2#5主變檢修情況

2019年1月對#5主變A、B、C三相油中含氣量超標漏點進行排查，

通過油壓、氣壓檢漏，發現膠囊與油枕連接法蘭面存在漏點，拆除膠囊后檢查發現膠囊與油枕連接法蘭面密封圈存在緊固過度及變形現象。在加壓試漏過程中，頂蓋22顆定位孔焊接口位置出現了11處滲漏油，采取對各定位孔上下各增加蒙板覆蓋并于頂蓋焊死的方式，對箱蓋上箱沿共22個定位螺絲孔進行清潔、打磨及焊接工作。

3.3#3主變檢修情況

2019年4月對#3主變A、B、C三相的油中含氣量超標漏點進行排查，通過油壓、氣壓檢漏，發現膠囊與油枕連接法蘭面存在漏點，但在加壓試漏過程中，頂蓋定位孔焊接口位置未出現滲漏油，同樣采取#5主變處理方式，對各定位孔上下各增加蒙板覆蓋并將頂蓋焊死。

4處理后含氣量跟蹤分析

油中含氣量超標處理后的#3、#5三相主變油中含氣量增長趨勢均較為平穩，判定為運行正常。#4主變在2018年11月含氣量超標處理后，2019年5月測得A相含氣量增長至1.401%，增長略快，分析其油中氣體主要為O2及N2，且O2/N2比值約為0.25，與空氣成分比例大致一致，初步判斷原因可能為#4主變A相油中含氣量處理不徹底，進入空氣，跟蹤測試#4主變B相油中含氣量趨于穩定。

5結語

變壓器油中含氣量直接反映其絕緣情況及箱體密封性能，油中含氣量

超標對變壓器運行安全的潛在風險與造成超標的原因密切相關。油中含氣量超過注意值，氧氣含量較高，且油中其他特征氣體正常以及電氣試驗正常時，應考慮變壓器的密封情況，檢查呼吸器和密封膠囊等附件的密封性。應提高變壓器設計工藝，在交接驗收環節特別注意檢查主變外殼、油枕等安裝工藝，并檢查套管、散熱器、升高座等排氣是否充分。在新安裝及檢修后脫氣和排氣也應徹底。在運行中應加強維護與試驗跟蹤，有助于及時發現設備存在的缺陷，防止進一步發展為設備事故，保障變壓器安全可靠運行。

參考文獻：

[1]GB/T7595-2017[S]，《運行中變壓器油質量》.

[2]王波.500kV變壓器油中含氣量超標的分析與處理[J].云南水力發電，2018（4）：117-120.

[3]王瑞珍，胡然.變壓器油中含氣量超標原因及風險分析[J].湖北電力，2015（10）：39-41.

作者簡介：許家鳳（1987-），女，工程師，碩士，主要從事電氣試驗研究。