油浸式变压器油色谱异常分析与处理
作者 :  贾辉 高开健

  【摘 要】 某厂1台变压器在定期油色谱分析试验中发现油中溶解气体成分含量异常,可能变压器内部存在潜伏性故障。停运后对变压器进行局放试验,试验结果异常。通过对局放试验前后的油色谱分析结果后,对变压器进行解体检查,发现故障是由静电屏短路及垫脚与箱底处导通引起的。通过更改静电屏结构和垫脚绝缘后,该变压器重新投入正常运行。
  【关键词】 变压器 色谱分析 故障
  对于新投产及运行中变压器,进行变压器油溶解气体组分含量分析,是判断变压器内部是否存在缺陷的有效手段之一,能及时发现设备的不足之处,保证设备健康运行。
  1 事故现象概述
  某厂主变压器,型号SFSZ9-180000/220,2006年7月8日投运。投产后色谱跟踪分析表明,该变压器绝缘油溶解气体组分体积分数缓慢增长。投产11个月后,测得C2H2为11.64μL/L,H2为77μL/L,总烃为95.6μL/L,C2H2绝对增长速率为3.4mL/d(注意值为0.2mL/d),根据三比值法编码为1,0,2,判断为变压器内部存在低能放电故障。通过与该主变压器有载分接开关油色谱分析结果进行对比,其结果远远低于有载分接开关油的分析结果,可见不存在有载分接开关油渗漏的可能性,随后该变压器进入严密的跟踪监测之中。
  根据文献[1],运行中的变压器绝缘油中气体含量的注意值为:((H2)(150μL/L,((总烃)(150μL/L,((C2H2)(5μL/L。
  2 事故数据分析
  为了找出设备异常根本原因,对设备进行了全面检查。在带电局部放电试验中曾捕抓到微弱的局部放电信号,但其它高压试验项目没有发现异常;随后将该变压器排油,进入变压器内部检查,也未查出故障点;最后对变压器油进行过滤处理,降低各烃类的含量直至达到注意值以下,变压器继续运行,同时加强油色谱跟踪分析。
  在运行中,绝缘油溶解气体组分含量继续缓慢增长,其间经历主变压器退出、投运和一次2h时间的满载运行,而油色谱分析未见异常。直到2009年9月,油中溶解气体组分含量增长加快,乙炔绝对产气速率为20.6mL/d,内部故障有恶化的趋势,该变压器紧急停运。变压器油中溶解气体分析数据见表1。其结论,C2H2三次取样结果均超出注意值(如表1)。
  根据三比值法对数据进行编码依然为1,0,2,判断主变压器存在低能放电故障,热点估算为830(C。由于((CO2)/((CO)的值较小,因此故障可能涉及固体绝缘材料。考虑到运行过程分析数据与负荷无关,以及整体烃类含量不大的情况,判断故障可能为间隙性悬浮电压火花放电。因电弧放电时产生的能量大,油裂解程度高,分解出大量乙炔等烃类气体。从分析数据看,气体的分解速度加快,变压器的内部故障有恶化的趋势,为了确保设备的安全,该变压器停电进行解体大修。
  在解体前对变压器进行了诊断性试验。试验项目依次为:各档位变比、直流电阻、绝缘电阻及极化指数、主体介质损耗和电容、中性点工频耐压、雷电冲击全波、感应耐压、局部放电、空载损耗、空载电流谐波、1.1倍额定电压下空载运行3h、负载损耗及阻抗电压。其中,绝缘试验均施加80%额定电压。除局部放电试验外,其余各试验项目均未见异常。
  局部放电试验中,电压升至约0.7(标幺值,下同)时,高、中压侧放电量分别为8500pC和20400pC,持续约1min后放电量消失;电压升至0.95时,高、中压侧放电量分别为8500pC和45000pC,约1min后放电量减少,至10min时,高、中压侧放电量分别为1500pC和600pC;电压依次升至1.1、1.3、1.4、1.5时,均有类似现象,即刚升压后的几分钟内,有明显的局部放电信号,但随后信号消失。在电压升至1.5时维持1h,在高压侧捕捉到5~6次瞬间的局部放电信号,放电量为400~500pC,因此很难作定位判断。
  比较局部放电前后的油色谱分析结果,可以看到C2H2从0.51μL/L升至1.72μL/L,总径从1.78μL/L升至5.61μL/L。在变压器脱油处理后,重点检查高压侧引线端部绝缘及变压器内部铁芯相应绝缘部件。将A相高压侧端部绝缘纸压板向上移动,发现高压侧引出线绝缘角环处有黑色碳化物散落在上面,移开角环打,打开静电屏,发现高压侧引线安装静电屏处绝缘皱纹纸及相关倒角处附件有过热现象。检查铁芯两个垫脚,发现靠近高压侧垫脚下表面部分颜色变黑,定位孔内表面有过热烧黑的痕迹,检查箱底,对应垫脚过热处箱底定位钉周围漆色变深,定位钉侧面有过热痕迹。
  3 分析故障原因
  (1)变压器静电屏的搭接部位受压于倒角垫块,垫块的边沿破坏了搭接部位的绝缘层,使得静电屏短路。在运行时,静电屏的短路部分存在很大的短路环流而发热,最终导致静电屏烧毁,这与该变压器在现场运行时的油色谱数据异常的情况是一致的。
  (2)变压器铁芯顶部通过接地引线与箱盖连接接地,垫脚定位钉孔内径Φ83mm,箱底定位钉孔直径Φ78mm,定位钉与垫脚间理论间隙2.5mm。由于制造和装配公差,定位钉与垫脚处连通,铁芯上下导通形成环流引起局部过热。
  4 故障处理
  (1)改变静电屏引线搭接方式,将搭接接触面保证良好,避免内部有垫块存在,防止对搭接部位产生破坏。在搭接处增加0.5mm丹尼森皱纹纸进行包扎,利用皱纹纸本身绝缘性能和机械强度,防止受压损坏。改变静电屏结构防止不平整受压。
  (2)将变压器箱底四个定位钉表面分别用丹尼森皱纹纸进行包扎,保证厚度约为1.5mm,保证变压器垫脚和箱底绝缘良好。
  将此变压器两处缺陷处理后,变压器重新投入运行两年多运行正常、变压器油色谱化验无异常。
  结束语
  变压器在刚投入运行期间,定期对变压器油进行全分析(耐压、酸值、色谱)油务试验是非常必要的,可有效的发现变压器内部存在潜在缺陷,可及时发现、处理,避免事故扩大。利用三比值法对数据进行编码,通过结果来判断故障类型,同时考虑绝对产气速率是否合格,综合分析进行确认。学会应用不同方法,从不同角度反映和判断变压器内部故障。从而保证变压器的安全、经济、稳定可靠运行。
  参考文献:
  [1]GB/T 7252-2001,变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].GB/T 7252-2001,Guide to the Analysis and the Diagnosis of Gases Dissolved in Transformer Oil[S].
  [2]DL/T 722-2000,变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].DL/T 722-2000,Guide to the Analysis and the Diagnosis of Gases Dissolved in Transformer Oil[S].

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