王 政，郭 峰，楊 錕，趙恒偉，馬霄霖

（國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司，山東 濱州 256600）

0 引言

電力變壓器在運(yùn)行中，當(dāng)其內(nèi)部存在電弧、放電、過熱等情況時(shí)，其絕緣油會(huì)分解產(chǎn)生故障特征氣體。特征氣體的成分、含量和增長速率與主變壓器內(nèi)部缺陷類型及嚴(yán)重程度有緊密關(guān)聯(lián)，通過對(duì)特征氣體的監(jiān)測(cè)，可以分析變壓器的運(yùn)行狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部狀況的實(shí)時(shí)掌握。油色譜分析結(jié)合電氣試驗(yàn)?zāi)軌蚣皶r(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器運(yùn)行中可能存在的隱患［1-2］。在變壓器的綜合故障診斷中，以油色譜分析為主線的潛伏性故障診斷是一種有效的方法。本文結(jié)合一起220 kV 主變壓器絕緣油中總烴超標(biāo)缺陷進(jìn)行綜合診斷，對(duì)類似缺陷的診斷及檢修處理具有一定的參考意義。

1 缺陷概述

某220 kV 變電站2 號(hào)主變壓器型號(hào)為SFSZ11-240000／220，出廠日期為2016 年9 月，投運(yùn)日期為2017 年3 月。2 號(hào)主變壓器投運(yùn)之后，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)試的變壓器油中溶解氣體數(shù)值保持穩(wěn)定。2019 年6 月以來，油色譜在線裝置檢測(cè)到乙烯、總烴含量出現(xiàn)增長，如圖1 所示，其中C2H2的濃度接近于0。隨即縮短例行檢測(cè)周期，加強(qiáng)對(duì)該主變壓器進(jìn)行本體油色譜分析，如表1 所示。并與油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如表2 所示，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)基本一致。2019 年11 月7 日，離線色譜總烴含量達(dá)到168.99 μL／L，大于DL／T 393—2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》 中規(guī)定的總烴注意值150 μL／L。隨后，2019 年11 月8 日、9 日、10 日分別對(duì)該主變壓器本體取油樣進(jìn)行色譜跟蹤分析，結(jié)果顯示總烴含量持續(xù)增長。

試驗(yàn)人員對(duì)2 號(hào)主變壓器進(jìn)行紅外測(cè)溫，未發(fā)現(xiàn)2 號(hào)主變壓器本體存在局部溫度過高情況。對(duì)2號(hào)主變壓器鐵芯、夾件接地電流檢測(cè)，鐵芯接地電流為3 mA，夾件接地電流為6.5 mA，對(duì)比其歷史數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)明顯變化，滿足DL／T 393—2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的不超過100 mA 的要求。因此初步排除變壓器存在鐵芯、夾件多點(diǎn)接地的可能性。

圖1 2 號(hào)主變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)

2 油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用三比值法對(duì)缺陷類型分析，得到三比值編碼如表3 所示。

參考DL／T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，計(jì)算三比值編碼為（0，2，2），表明主變壓器內(nèi)部存在高于700 ℃高溫的過熱缺陷，內(nèi)部可能存在引線接頭焊接不良或夾件螺絲松動(dòng)、分接開關(guān)接觸不良、繞組層間絕緣不良、渦流引起銅過熱、局部短路、鐵芯漏磁、鐵芯多點(diǎn)接地等故障［3］。

當(dāng)變壓器存在缺陷故障時(shí)，伴隨其內(nèi)部缺陷部位溫度的不斷上升，絕緣油裂解產(chǎn)生的各種烴類氣體按CH4—C2H6—C2H4—C2H2的順序推移，而且當(dāng)溫度較低時(shí)，發(fā)生局部放電的離子不斷碰撞游離會(huì)有H2的出現(xiàn)，這就是四比值法的提出依據(jù)。四比值法的基本原理可以歸納為： 四比值法在三比值法C2H2／C2H4、CH4／H2、C2H4／C2H6的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)比值C2H6／CH4，該方法對(duì)磁回路、導(dǎo)電回路的過熱性缺陷的判定有較高的準(zhǔn)確度。

表1 2 號(hào)主變壓器取本體油樣進(jìn)行色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù) μL／L

表2 2 號(hào)主變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù) μL／L

表3 三比值法編碼計(jì)算

對(duì)2 號(hào)主變壓器進(jìn)行缺陷分析時(shí)，三比值法與四比值法進(jìn)行綜合分析，可判斷過熱故障存在于導(dǎo)電回路還是磁回路中。通過計(jì)算分析，1＜CH4／H2＜3，C2H6／CH4＜1，C2H4／C2H6≥3，C2H2／C2H4＜0.5，表明變壓器的磁回路中存在過熱性缺陷［4］。

3 停電試驗(yàn)檢查分析

對(duì)2 號(hào)主變壓器進(jìn)行停電，并進(jìn)行主變壓器診斷性試驗(yàn)。修前試驗(yàn)項(xiàng)目包括：測(cè)量變壓器主體及鐵芯、夾件的絕緣電阻，測(cè)量高、中、低壓線圈直流電阻，重點(diǎn)測(cè)試高壓運(yùn)行分接。測(cè)試數(shù)據(jù)如表4—表6所示。

表4 2 號(hào)主變壓器高壓側(cè)繞組各分接位置直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

表5 2 號(hào)主變壓器中、低壓側(cè)繞組直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

表6 2 號(hào)主變壓器繞組、鐵芯及夾件絕緣電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

通過試驗(yàn)分析，變壓器繞組直流電阻、絕緣電阻數(shù)值合格，鐵芯、夾件絕緣電阻數(shù)值合格，因此排除導(dǎo)電回路存在缺陷可能性。

4 缺陷處理及原因分析

對(duì)2 號(hào)主變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)檢，內(nèi)檢前將主變壓器放油，將儲(chǔ)油柜、片式散熱器與主體之間的閥門全部關(guān)閉，只排出主體的油，連接排油管路，排油至下節(jié)油箱。排油前將濾油機(jī)，油罐清理干凈，不能對(duì)油進(jìn)行二次污染。排油完成后將變壓器套管及人孔位置灰塵清理干凈。打開人孔蓋板與上部定位，讓空氣流通30 min，檢查人員從人孔進(jìn)入油箱內(nèi)部，開始內(nèi)部檢查。主要檢查變壓器油箱內(nèi)部（鐵芯裝配及高低壓側(cè)引線）所有金屬螺栓及鎖片緊固情況，并對(duì)所有螺栓重新進(jìn)行緊固，在檢查中發(fā)現(xiàn)變壓器低壓側(cè)BC 相串聯(lián)電抗器固定拉桿螺栓螺母處有輕微燒傷痕跡，如圖2 所示，拉桿位置如圖3 所示，初步確定為發(fā)熱點(diǎn)。隨后對(duì)疑點(diǎn)進(jìn)行拆解，拆下平墊片1 枚，螺母2 枚，如圖4 所示。目視檢查發(fā)現(xiàn)，平墊片和2 枚螺母都有明顯燒蝕痕跡，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破損。故障部件的特征符合發(fā)熱缺陷的特征，與前期判斷結(jié)論相符。檢修人員將拉桿拆下后發(fā)現(xiàn)拉桿兩側(cè)螺紋及絕緣墊塊均燒傷變形，如圖5、圖6 所示。

圖2 拉桿螺栓螺母輕微燒傷

圖3 鐵芯電抗器拉桿位置

圖4 拉桿兩側(cè)平墊片與螺母損壞情況

圖5 燒傷的電抗器鐵芯拉桿

圖6 絕緣墊塊燒傷變形

該缺陷變壓器為高阻抗型，內(nèi)部低壓繞組串聯(lián)電抗器［5］，根據(jù)故障部位結(jié)構(gòu)、損毀部件特征分析，電抗器鐵芯拉桿絕緣端墊塊絕緣能力降低導(dǎo)致接地，與鐵芯永久接地點(diǎn)形成環(huán)流，進(jìn)而引起電抗器鐵心拉桿兩側(cè)固定螺栓墊片發(fā)熱導(dǎo)致絕緣油產(chǎn)生氣體。

現(xiàn)場(chǎng)更換燒傷的拉桿、墊片、絕緣墊，然后對(duì)變壓器內(nèi)部再次進(jìn)行全面排查，未見其他問題。

復(fù)裝完成后進(jìn)行修后試驗(yàn)：繞組直流電阻測(cè)試，變比測(cè)試，主體介損測(cè)試，主體及鐵芯夾件絕緣電阻測(cè)試，耐壓、局部放電試驗(yàn)［6-7］。各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格，并重新投入運(yùn)行，投運(yùn)后對(duì)其取油樣進(jìn)行色譜跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表7 所示，數(shù)據(jù)穩(wěn)定且符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，缺陷消除，充分說明了缺陷診斷分析及處理的正確性。

表7 2 號(hào)主變壓器檢修投運(yùn)后色譜試驗(yàn)跟蹤檢測(cè)數(shù)據(jù) μL／L

5 結(jié)語

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置是監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行中內(nèi)部缺陷的重要手段，同時(shí)與離線油樣色譜微量氣體分析結(jié)合，對(duì)H2、CH4、C2H2、總烴等特征氣體的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析比較，可對(duì)變壓器內(nèi)部存在缺陷的嚴(yán)重程度及類別進(jìn)行診斷分析。對(duì)變壓器內(nèi)部發(fā)生的過熱故障判斷分析較復(fù)雜，故障類型與部位有緊密聯(lián)系。通過以油色譜試驗(yàn)分析為主線，輔助以鐵芯及夾件接地電流檢測(cè)、繞組直流電阻、鐵芯及夾件絕緣電阻等電氣試驗(yàn)和紅外測(cè)溫，對(duì)變壓器內(nèi)部存在的過熱缺陷進(jìn)行綜合分析診斷，對(duì)類似缺陷的處理具有一定的借鑒意義。