500k V主變油中乙炔含量超標的分析、檢測與處理

陳 超 錢 聰

（國網江蘇省電力有限公司超高壓分公司南通運維站）

0 引言

變壓器是電力系統中的重要電氣設備之一，變壓器的安全運行對電力系統的穩定運行起著重大作用。作為掌握油浸式變電設備內部狀態的重要手段，油色譜分析在此類設備狀態的評估與狀態檢修工作中，往往承擔著發現缺陷的角色。在油色譜分析結果的指引下，妥善結合帶電檢測等其他試驗檢測手段，能夠幫助運維檢修人員更為具體、深入、準確地對變壓器內部故障進行精確定位，從而在內檢中快速找到故障點，為精準排故提供可靠的技術保障。

近年來，全國500kV主變通過乙炔發現主變內部故障，并且在現場條件下，內檢成功定位到缺陷的概率不到30%，大多數情況都是要通過返廠修理才能找到問題。而本文是針對一臺500kV主變，通過油色譜分析發現主變內乙炔增長趨勢，并達到規程的注意值，判斷內部存在低能放電后，現場通過局部放電檢測對內部缺陷精準定位，依據精準定位結果短時間內完成主變內檢，排除故障，恢復送電。

1 發現故障

2022年4月24日，江蘇南通某站＃5主變C相油色譜在線監測裝置檢測發現乙炔數據為0.14μL／L，且存在緩慢上升的趨勢。對其連續跟蹤取油樣發現，確實存在乙炔，并且在緩慢增長。2022年5月24日，取樣色譜分析，發現＃5主變C相乙炔含量為1.0μL／L，達到了國網預試規程注意值1.0μL／L［1］，立即對該主變進行帶電檢測，監測到放電信號。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，變壓器內部存在放電現象，且在靠近夾件的部位。為避免變壓器內部故障隨著放電的進一步惡化，導致主變損壞，超高壓公司于2022年6月8日對該主變申請停電檢修。

2 故障分析、檢測過程

2.1 主變情況

主變生產廠家：保定天威保變電氣股份有限公司，型號：ODFS-334000／500，生產日期：2018年12月，投運日期：2019年6月，上次檢修日期：2022年3月；油色譜在線監測裝置廠家：上海思源，生產日期：2019年3月，投運日期：2019年6月。經查詢，該主變最近一次于2020年9月26日進行首檢，各項試驗數據與出廠試驗報告、交接試驗報告相比，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據見表1。從油色譜數據分析，根據三比值法判斷，特征氣體比值編碼為121或101，對應的故障為低能放電或低能放電兼過熱［2］。根據油色譜數據，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。同時因為該主變的繞組、引線的絕緣均是油紙包裹，如果是主變電回路出現問題，必定會出現固體絕緣放電特征，并且乙炔增長量會遠快于本臺主變的乙炔增長量，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據

2.3 局放定位

2.3.1 電信號

2022年5月24日對＃5主變C相進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，監測時間2h，沒有采集到明顯的放電信號，其中鐵心通道背景噪聲2024pC、夾件背景噪聲3828pC，用超聲探頭對變壓器本體1／3和1／2高度處，繞變壓器本體一周采集放電聲信號，沒有采集到放電超聲信號。5月25日下午對＃5主變C相進行局部放電測量，在15：14時采集放電信號鐵心通道視在放電量9355pC、夾件通道視在放電量7159pC和在16：12時采集放電信號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相局部放電信號圖

對放電信號分析發現鐵心放電信號與夾件放電信號極性相反，見圖1，圖中1為鐵心放電信號、2為夾件放電信號。

圖1 鐵心、夾件放電信號極性分析圖

鐵心放電信號與中性點放電信號極性相同，見圖2，圖中1為鐵心放電信號、2為中性點放電信號。

圖2 鐵心、中性點放電信號極性分析圖

17：30時在變壓器中心點接地線排處取放電信號，其中鐵心放電量值1905pC、中性點放電信號量值841pC。

綜上可以發現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大于中性點接地線排處采集的放電信號。

同時由于放電的間歇性，查詢近幾日的負荷數據，發現現場的放電情況與主變負荷大小存在一定的相關性，負荷越大，主變震動越大，越容易放電。

2.3.2 聲信號

采集到電信號后采用電聲定位的方式對放電信號進行超聲定位，在變壓器中性點側布置4個測量點。利用聲電聯合聯合的方法，見表3，經計算得到放電點位置，該位置距離變壓器油箱上箱沿0.03m、距離低壓側外延2.9m、從圖3圓圈位置向變壓器內部深0.6m、半徑0.2m的球體范圍內。

表3 電聲定位最近點圖譜信號

圖3 電聲定位最近點位置照片（圓圈位置）

3 故障處理情況

3.1 內檢情況

根據前期局放信號的定位，有針對性地對主變進行內檢，在局放信號定位的地方發現，夾件磁屏蔽緊固螺桿能用手旋動，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 故障點位置

圖5 對應磁屏蔽板情況

除故障點外，內檢沒有其他明顯異常，故障點位置如圖6所示。

3.2 原因分析

通過變壓器內檢，發現明顯的故障位置，面對低壓側主柱右側鐵心夾件磁屏蔽組從外側向主柱中心第三片，具體見圖6。此處磁屏蔽板的接地緊固螺栓松動，由于此處螺栓的松動導致磁屏蔽板的等電位連接片與鐵心夾件的電連接不可靠。當等電位連接片的電連接失效時，等電位連接片與鐵心夾件間出現低能量的火花放電。由于機械松動原因，會使電連接片出現非連續性的電連接失效，進而出現間斷性低能量火花放電。此現象能夠與前期變壓器油色譜故障特征氣體相吻合。

圖6 故障點示意圖

4 處理措施

現場對故障處磁屏蔽板拆卸，對放電處污物進行清理，更換絕緣緊固件及等電位連接片，重新復裝完成。

5 結束語

變壓器油色譜在線監測裝置是對變壓器定期油色譜分析的一個有益的和必要的補充。通過正確的方法分析在線監測提供的數據，就能及時了解變壓器的運行狀況，準確判斷出變壓器內部有無故障和故障發展情況，保證變壓器安全可靠運行。本文以一起500kV變壓器油中乙炔超標為例，通過對變壓器進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。