蔡柏林

國(guó)網(wǎng)福建石獅市供電有限公司

上浦變#1主變氫氣超過(guò)注意值分析

蔡柏林

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本文主要對(duì)一起110kV變壓器油中溶解氣體組分氫氣超過(guò)注意值進(jìn)行分析，并提出了對(duì)于類(lèi)似情況的建議。

主變壓器；氫氣；注意值

引言

溶解氣體分析中，經(jīng)常出現(xiàn)僅有油中氫氣含量較大或超過(guò)注意值現(xiàn)象，其他組分未見(jiàn)異常。對(duì)于這種情況，往往無(wú)法直接判斷故障異常，因此需要進(jìn)行分析。

上浦變電站#1主變投運(yùn)后，油中溶解氣體各組分出現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)現(xiàn)象，其中氫氣增長(zhǎng)較快，現(xiàn)氫氣組分已超過(guò)注意值。

1、概況

110kV上浦變#1主變，南京立業(yè)變壓器廠2006年8月生產(chǎn)，型號(hào)為SZ10-40000/110，2006年10月投運(yùn)，投運(yùn)后油中H2有緩慢的增長(zhǎng)趨勢(shì)，2008年10月發(fā)現(xiàn)H2超過(guò)注意值(150μl/l)，逐縮短周期對(duì)其進(jìn)行油色譜跟蹤，發(fā)現(xiàn)H2仍緩慢增長(zhǎng)，至2011年1月H2含量為255μl/l，歷史油色譜跟蹤數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。

表1

2、原因分析

主變氫氣含量均超過(guò)注意值(150μl/L)，且長(zhǎng)期跟蹤以來(lái)有緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)；其他氣體組分均緩慢增長(zhǎng)但無(wú)超過(guò)注意值。引起氫氣含量高的原因有：

2.1 變壓器油受潮

當(dāng)變壓器內(nèi)紙絕緣干燥不徹底，油在光、熱、電的作用下氧化析水或器身密封不嚴(yán)導(dǎo)致變壓器進(jìn)水、受潮，內(nèi)部就會(huì)有水分和含濕質(zhì)，水分在電場(chǎng)的作用下電解產(chǎn)生氫氣；另外，水與鐵的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣。

2.2 設(shè)備內(nèi)部材料等吸附的氫氣釋放

在變壓器干燥、浸漬、出廠電氣試驗(yàn)等熱和電的作用下，絕緣材料分解產(chǎn)生氫氣、烴類(lèi)氣體，這些氣體吸附于多孔性且較厚的固體絕緣纖維材料中；新的不銹鋼材料也可能在加工過(guò)程和焊接過(guò)程中吸附氫氣。短期內(nèi)氣體難以釋放到油中，在變壓器運(yùn)行一段時(shí)間后，紙中所吸附的氣體慢慢地釋放出來(lái)，所以油中溶解氣體，尤其是氫氣含量明顯增高。

2.3 油受污染

有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)油室與本體間存在漏點(diǎn)，導(dǎo)致有載開(kāi)關(guān)油室中的油向本體油箱滲漏，污染本體油(由于開(kāi)關(guān)切換，有載開(kāi)關(guān)內(nèi)油會(huì)有較多溶解氣體產(chǎn)生，氫氣較大)。

2.4 變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生H2

該主變色譜分析數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)：

(1)H2超過(guò)注意值，而且CO、CO2均較高(可能涉及固體絕緣材料)，有微量乙炔(可能存在放電故障，但出現(xiàn)高溫?zé)狳c(diǎn)也可能產(chǎn)生乙炔)，雖總烴不高但甲烷占總烴含量比例很高，所有特征氣體均有增長(zhǎng)趨勢(shì)，按照特征氣體分析法，故障特征符合局部放電的特征。

(2)根據(jù)2010年最后一次數(shù)據(jù)利用改良的三比值法計(jì)算C2H2/C2H4為1、CH4/H2為1、C2H4/C2H6為0，即110為低能放電。

綜上所訴懷疑設(shè)備存在低能的局部放電故障，但由于H2產(chǎn)生原因很多，加之其他氣體均無(wú)超過(guò)注意值且產(chǎn)氣速率也無(wú)明顯增長(zhǎng)，故又不能說(shuō)明確出現(xiàn)該故障。

3、進(jìn)一步分析

因設(shè)備將到期進(jìn)行年檢試驗(yàn)，且無(wú)法判斷其確切存在放電故障，為進(jìn)一步查明原因，故決定結(jié)合停電對(duì)設(shè)備進(jìn)行本體熱油循環(huán)脫氫處理，以進(jìn)一步觀察其脫氫后運(yùn)行情況以作判斷。

熱油循環(huán)前，對(duì)主變本體油進(jìn)取樣進(jìn)行了色譜試驗(yàn)，微水試驗(yàn)，介電強(qiáng)度試驗(yàn)及混油(本次由于有更換套管工作需要補(bǔ)充部分新油)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表2所示。熱油循環(huán)濾油機(jī)出口油溫保持不低于50℃，油箱內(nèi)溫度不低于40℃。整個(gè)熱油循環(huán)過(guò)程對(duì)主變本體有進(jìn)行變壓器油跟蹤試驗(yàn)，主要為色譜分析及耐壓、微水試驗(yàn)。在熱油循環(huán)的作用下，油中各特征氣體有明顯的下降，由于濾油機(jī)工作效率及作業(yè)時(shí)間的限制，特征氣體僅將至表2所示數(shù)據(jù)即停止熱油循環(huán)。

在靜置一段時(shí)間后，對(duì)主變本體進(jìn)行了絕緣方面的電氣試驗(yàn)，

表2

試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)比較，無(wú)任何異常。年檢結(jié)束后主變繼續(xù)投入運(yùn)行。

投運(yùn)后對(duì)該主變進(jìn)行了油色譜跟蹤試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表3。如表所示，H2仍有緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，截止至2011年11月29日，氫氣數(shù)據(jù)為68μl/l未超過(guò)注意值。其他氣體也緩慢增長(zhǎng)，如C2H2從0.36μl/l增至0.7μl/l，可以判斷該主變確存在放電或過(guò)熱情況，但可能較為微弱。鑒于跟蹤期間各組分氣體較小且增長(zhǎng)緩慢，對(duì)該主變?nèi)孕栝L(zhǎng)時(shí)間油色譜跟蹤，收集數(shù)據(jù)判斷故障類(lèi)型確定是否需要停電處理。

表3

4、結(jié)論

影響變壓器油中氫氣含量的因素較多，既可由故障產(chǎn)生，也有可能為非故障產(chǎn)生。若存在難以判斷原因，需結(jié)合其它試驗(yàn)項(xiàng)目，如紅外測(cè)溫、介損、局部放電、微量水分等試驗(yàn)結(jié)果及出廠、交接等歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，若有機(jī)會(huì)可進(jìn)行熱油循環(huán)脫氫，再觀察色譜分析情況以做出正確判斷。

建議加強(qiáng)出現(xiàn)該類(lèi)油色譜異常主變的色譜跟蹤，并加強(qiáng)紅外測(cè)溫及設(shè)備巡視，綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)判斷。若設(shè)備到大修年限，建議大修時(shí)仔細(xì)檢查，查明原因排除故障，以確保設(shè)備安全。

[1]楊新華，韋耕銳.500kV主變壓器油中氫氣含量變化情況分析[J].才智，2012(28)：77-77.

[2]馬銘.互感器中氫氣含量超過(guò)注意值的原因[J].中國(guó)科技信息，2015(24)：26-28.