一起500 kV變壓器油含氣量超注意值原因分析

張新忠

（廣東電網有限責任公司東莞供電局試驗研究所，廣東 東莞 523000）

對不同電壓等級的變壓器，其油中總氣量有不同的要求，一般500 kV及以上變壓器油含氣量指標要求投運前不大于1%，運行中不大于3%。若運行中出現油中含氣量異常，說明該主變出現密封性不良缺陷，應進行檢查處理消缺。現通過一起500 kV變壓器油中含氣量超注意值實際案例，進行原因分析和處理。

1 500 kV變壓器油的預試情況

2018 年5 月11 日，對500 kV 某變電站#3、#4、#5 主變進行正常預試周期的油中含氣量取樣試驗，發現#4A、#4B、#5A主變本體含氣量超出運行500 kV變壓器油中含氣量注意值≤3%的注意值。出現異常后，對主變的試驗數據進行分析：某站#4A、#4B、#5A、#5B 更換膠囊前后含氣量數據分析，見表1所示。

表1 更換膠囊前后含氣量數據分析 %

某站#4A、#4B、#5A 含氣量跟蹤數據。#4A、#4B、#5A 含氣量2018 年5 月11 日確認超標后，試研所縮短油試驗周期為每周測試一次主變絕緣油含氣量及油色譜，對主變運行情況進行跟蹤，并將油色譜在線監測裝置暫時退出運行。

數據分析：#4A、#4B、#5A主變2014年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 個百分點。在2017 年更換膠囊1.5 年后含氣量增長較快，分別增長了4.052，3.580、4.560個百分點。#5B 雖然含氣量未超標，但也符合這個規律。如果是在線監測裝置的原因導致含氣量超標，自從主變投運以來，在線監測裝置的運行狀態未發生變化，這兩個階段，含氣量的變化差異不應如此之大。這也從側面證明，含氣量超標與在線監置關系不大（或者不是主要原因）。

在2018年10月16日測試中發現#3A、#3C含氣量也超出注意值，除#4C主變含氣量相對穩定外（該臺主變在2015 年7 月21 日更換膠囊至今含氣量為1.342%），另外#3B 及#5B 主變含氣量也增長較快，接近3%注意值。

2018年5月19日將#4A、#4B、#5A相在線裝置停用，關閉進出油閥，2018 年8 月28 日將#4A、#4B、#5A 相在線裝置重新投入。期間各臺變壓器含氣量總體呈緩慢上升趨勢，在油色譜在線進出油閥關閉3 個多月期間，含氣量仍然在增長，可證實主變含氣量增長與油在線監測裝置沒有必然關聯。

含氣量增長變化先快后慢，從2018 年6 月至2022 年4 月，含氣量增長速率較為緩慢，這是因為隨著主變含氣量的增加，空氣在油中溶解度將會逐漸飽和，隔膜密封的變壓器，在密封不好時，一般含氣量為油的4%～6%。

2018 年10 月16 日變壓器油色譜試驗。從變壓器絕緣油色譜數據分析，油中溶解氣體含量正常，氫氣及總烴含量較小，乙炔含量為0。3臺主變油色譜試驗數據正常，含氣量超標的主要成分為氮氣及氧氣，為空氣主要成分。說明變壓器內部無故障，可排除含氣量異常由變壓器內部故障引起。

2 主變絕緣油在線裝置檢查

#3主變、#4主變、#5主變油色譜在線監測裝置共9 臺為某儀器股份有限公司于2014 年安裝，此9臺均為死油循環機型。死油循環機型從理論上可排除裝置載氣串入油路的可能性，理由如下：

死油循環機制發生在油氣分離之前，主機此時未通載氣，不存在載氣串入油路中的可能。

主機開始做樣之后主機回油電磁閥關閉不進行回油操作。所取油樣直接排到廢油桶中，載氣通過放空口在主機內直接放空。

如果出現載氣電磁閥失靈的情況，載氣在1 周內就消耗完畢。不會出現載氣壓力成階梯狀下降，并且載氣電磁閥打開之后會直接到放空口放空。

如果電路板問題造成流程紊亂，主機會響應報警機制，主機跳出流程，進入值守模式。不會造成載氣或者油路反串。

如果二級穩壓閥失控會造成流量過大，造成油路反串污染色譜柱。這種情況下主機會出峰異常，數據中斷或者全靈，且會在進樣口有明顯油漬。2018年5月19日檢查結果為進樣口無油漬且主機數據正常。

油路循環和氣路循環是兩個獨立的，即使載氣電磁閥失靈也不會串到油路中進入變壓器本體，載氣會經過氣路模塊放空。

為了查明是否為所安裝的絕緣油色譜載氣串入導致。試研所和技術人員于2018年5月19日和10月16日進站對在線油色譜裝置進行了檢查。

載氣壓力檢查情況。3 臺主變在線監測裝置載氣均在正常消耗范圍內，氣路沒有出現漏氣情況。通過系統后臺查詢壓力下降均成階梯狀，沒有出現壓力跳變的情況，目前3臺設備在線色譜數據正常，運行穩定。

油路檢查情況。對油路檢查發現3 臺絕緣油在線監測裝置取油閥、回油閥以及取回油管連接處以及儀器內部油路連接處，沒有發現滲油、漏油痕跡。管路密封良好。

回油油路氣密性檢查。拆除每臺絕緣油在線監測裝置連接到主變的回油閥，檢查油管回油時氣密性：回油閥打開之后沒有明顯的氣體溢出，出油正常；拆開回油閥強制進行死油循環，油路中沒有發現氣泡；回油管內部油樣較正常油樣偏黃（如圖1所示），其原因為進油管油路長度不足5 m，主機在做樣前通過正常進油量就可以將進油管中死油體積排出，無須啟動循環機制（一般油路超過30 m或者整個油路彎道過多導致油速過低，則會啟動死油循環機制），該站在線監測主機從安裝之后未有死油循環操作，回油管內油樣長期未流動導致顏色偏黃，這從側面證明不存在氣體從回油管中串入變壓器本體的可能性。

圖1 樣品油樣（偏黃色下面3支為回油管油樣）

油樣數據對比分析。2018年5月19日分別在#4A、#4B、#5A主變本體中、下部取樣口、在線監測回油閥及在線監測回油管循環出的油樣分別取油樣對比分析。由結果數據可知，#4A 變壓器本體中、下部取樣閥的油樣、在線監測回油閥本體油及在線監測回油管循環出的油樣含氣量測試結果相差不大，#4B 及#5A 在線監測回油管含氣量比相應變壓器本體中、下部取樣閥及在線監測回油閥本體的油樣稍大，分析為回油管油流速較慢（呈快滴狀），沒有形成穩定的油流，導致取樣時間偏長，油樣與空氣接觸時間較長導致。

驗證性檢查。為了查明是否為所安裝的絕緣油色譜載氣串入導致。2018 年10 月16 日試研所和在線監測裝置廠家技術人員進站對在線油色譜裝置進行了檢查。

抽取#4A 油在線監測裝置，要求廠家拆開裝置廢油箱連接管路，并啟動裝置正常工作，觀察油路電磁閥工作情況，發現裝置工作后廢油排到廢油箱，不會回到主變，證明裝置工作正常。另還將取樣電磁閥逆向導通（氣體反串）進行排查，采用捏球反向施壓，結果壓力無變化，證明不存在氣體反串可能，排除在線監測裝置將載氣帶回主變導致含氣量升高的可能。綜上所述，基本排除引起3 臺主變含氣量超標與在線油色譜裝置有關。

3 變壓器油含氣量超標的處理方案

為解決設備密封不嚴引起的變壓器油含氣量超標問題，在本次事故處理過程中先將#4A、#4B 及#5A主變回油閥關閉，油在線監測裝置循環方式改為直排，再進行二次監測，觀察是否仍存在含氣量超標問題。

若試驗結果正常，則本次問題是由抽真空不到位造成，在變壓器停運檢修期間重新按要求抽真空即可。

若含氣量仍超標，則可能是由于漏點導致，特別是在油枕各部件（如旁通閥、膠囊）存在密封不良。處理過程中應檢查主變漏點，采用帶油補焊法、二組分堵漏膠，使主變漏點焊接封堵嚴實。若為主變密封墊或其他組件不合格造成漏點，則應更換新的裝置。處理完成后應對其進行抽真空試驗和油色譜在線監測，確定無問題后方可重新投入使用。

4 結束語

正常運行的變壓器油中溶解氣體主要是氧氣和氮氣，它們都來自空氣在油中的溶解。油中總含氣量和氧氮的比例與變壓器的密封方式、油的脫氣程度、注油時的真空度等因素有關。在變壓器油含氣量超標時，應利用色譜試驗檢查超標情況，并配合驗證性試驗，逐一排查，直至確定根本原因并處理，以提升變壓器運行的安全性、可靠性和穩定性。