0、引言
變壓器油中含氣量指的是溶解在絕緣油中的氣體總量，包括：N2、O2、CO、CO2、H2及烴類(lèi)氣體，用體積百分數表示。含氣量超標將會(huì )降低油耐壓， 加速油老化，嚴重時(shí)可能導致氣泡放電，甚至絕緣擊穿。因此，它是變壓器油是否合格的重要參數之一，必須嚴格限制變壓器油中的氣體含量。此外，含氣量也被廣泛用于檢修質(zhì)量、設備密封性、內部故障的判斷。通常情況下，變壓器在安裝或檢修過(guò)程中工藝控制得當，內部一般不會(huì )有空氣殘留，運行中的變壓器含氣量超標原因通常為密封不良或內部存在發(fā)熱、放電等潛伏性故障。
某500kV變壓器在例行油化試驗中發(fā)現絕緣油中含氣量超標，本文對其故障原因進(jìn)行了詳細分析，并提出了相應的預控措施。對變壓器類(lèi)似故障的分析處理具有重要的參考價(jià)值。
1、故障概述
2020年6月27日，油務(wù)人員檢測發(fā)現某投運未滿(mǎn)三年的500kV變壓器A相本體油中含氣量高達4.8%，超出GB/ T7595—2017《運行中變壓器油質(zhì)量標準》的注意值3%，且較2019年2月26日檢測的含氣量1.5%有大幅增長(cháng)，具體數據如表1所示?，F場(chǎng)檢查發(fā)現變壓器本體油位偏低，但無(wú)滲漏油跡象。
該臺變壓器自2017年8月投運以來(lái)，油中溶解氣體含量均滿(mǎn)足Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規程》的相關(guān)要求，具體油化數據如表2所示。
2、故障分析
2.1 常見(jiàn)原因分析
2.1.1 安裝或檢修過(guò)程內部殘留空氣
變壓器在安裝或檢修過(guò)程中，如抽真空、真空注油、熱油循環(huán)和靜置排氣等環(huán)節工藝控制不到位，可能導致變壓器內部殘留少量空氣。在變壓器運行過(guò)程中，殘留空氣不斷溶解到油中，致使油中含氣量超標。該臺變壓器自投運以來(lái)未開(kāi)展涉及注排油的檢修工作，且由表1可知，在較長(cháng)一段時(shí)間內油中含氣量一直處于較低水平。因此，排除變壓器安裝或檢修導致內部殘留空氣。
2.1.2 變壓器內部存在發(fā)熱或放電等潛伏性故障當變壓器內部因接觸不良、懸浮電位等原因導
致局部發(fā)熱或放電等潛伏性故障時(shí)，變壓器油或絕緣材料將會(huì )裂解產(chǎn)生H2、CH4、C2H6、CO等特征氣體，這些氣體溶解到油中，可能導致油中含氣量超標。但由表2可知，該臺變壓器油中各類(lèi)溶解氣體及總烴含量均在合格范圍內，且與歷史數據相比含量穩定。因此，可以排除變壓器內部存在潛伏性故障。
2.1.3 變壓器負壓區密封不良
當變壓器法蘭密封件受力不均、老化、破裂或螺栓松動(dòng)時(shí)，可能導致密封不良。對于潛油泵進(jìn)油側、套管頂部、儲油柜上部、膠囊等負壓區，一旦出現密封不良可能導致外部空氣和水分進(jìn)入，致使含氣量和含水量發(fā)生明顯變化。而該臺變壓器冷卻方式是油浸風(fēng)冷，不存在潛油泵負壓區進(jìn)氣的可能。此外，該變壓器位于南方多雨地區，在發(fā)現故障當
日，油務(wù)人員對變壓器的本體和儲油柜的油中微水含量進(jìn)行了檢測，具體數據見(jiàn)表3。檢測結果顯示本體和儲油柜油中微水含量均低于相關(guān)規程要求的注意值(15mg/L)，可以排除變壓器套管頂部或儲油柜本體密封不良的情況。
因此，通過(guò)對常見(jiàn)原因排除，初步判斷導致該臺變壓器油中含氣量超標的原因是儲油柜膠囊破裂致使變壓器油與空氣直接接觸。膠囊不僅位于負壓區，同時(shí)它與吸濕器相連，可以對進(jìn)入儲油柜的水分進(jìn)行過(guò)濾，即使膠囊破裂也不會(huì )導致油中微水含量明顯上升。
2.2 紅外測溫分析
由前面分析可知，油中含氣量超標很可能是儲油柜膠囊破裂所致。為進(jìn)一步驗證分析結果，檢修人員對該組A、B、C 三相變壓器的儲油柜進(jìn)行了紅外精確測溫。由紅外測溫圖譜可以看出，該組變壓器除A相外B相儲油柜紅外測溫圖譜也顯示異常，均無(wú)明顯的溫度分界線(xiàn)，而是分為三層，中間溫度高，上下溫度較低。油務(wù)人員立即對B相變壓器的油中溶解氣體和含氣量歷史數據進(jìn)行分析，試驗數據詳見(jiàn)表4、表5。
由表4、表5可以看出，B相變壓器油中溶解氣體、含氣量都在規程標準范圍內，且較之前無(wú)明顯增長(cháng)，因此判斷 B 相儲油柜紅外圖片異常應為儲油柜膠囊未充分展開(kāi)導致膠囊未與儲油柜上端緊密貼合所致。而儲油柜膠囊檢查也表明 A 相儲油柜膠囊未充分展開(kāi)，結合油中溶解氣體和含氣量的分析，認為A相含氣量超標的故障原因是儲油柜膠囊破裂導致變壓器油與空氣直接接觸所致。
現場(chǎng)處理
儲油柜膠囊破裂可能導致膠囊進(jìn)油下沉，并堵住儲油柜底部管路，導致呼吸不暢，嚴重時(shí)可能因儲油柜無(wú)法及時(shí)補充本體降低的油位導致低油位跳閘。為消除安全隱患，該組變壓器于2020年6月28日晚停電檢修，檢修人員打開(kāi)變壓器 A相儲油柜頂蓋后發(fā)現膠囊未充分展開(kāi)，且內部積存大量變壓器油。進(jìn)一步檢查確認膠囊已破裂，將其取出后測量發(fā)現膠囊存在長(cháng)達1.63m的巨大裂口。
隨后檢修人員對破損的膠囊進(jìn)行了更換，并對變壓器油進(jìn)行了脫氣處理，投運后連續跟蹤紅外測溫和油含氣量均數據正常，該故障得到圓滿(mǎn)處理。
4、預控措施
該臺500kV變壓器投運未滿(mǎn)三年即發(fā)生儲油柜膠囊破裂，可能原因主要有 ：
(1)膠囊本身存在質(zhì)量缺陷；
(2)膠囊在出廠(chǎng)、運輸、安裝過(guò)程中受到外力損傷。
對此，特提出以下幾點(diǎn)預控措施：
(1)膠囊應選擇聲譽(yù)好、質(zhì)量有保證的正規廠(chǎng)商產(chǎn)品；
(2)加強膠囊的到貨驗收程序，包括外觀(guān)檢查、資料收集、密封試驗等 ；
(3)嚴格遵守膠囊安裝的相關(guān)要求，膠囊安裝前應檢查儲油柜內部是否光滑、無(wú)毛刺，膠囊安裝時(shí)受力點(diǎn)應正確、牢固；
(4)嚴禁在未注油的儲油柜內進(jìn)行膠囊密封試驗，抽真空時(shí)應正確開(kāi)啟旁通閥，破真空應緩慢進(jìn)行。
5、結語(yǔ)
油中含氣量的大小不僅影響到絕緣油質(zhì)量，同時(shí)也是變壓器運行狀況的重要判斷依據。本文對一起500kV變壓器油中含氣量超標故障進(jìn)行了分析， 通過(guò)對常見(jiàn)原因排除并結合紅外測溫等手段，判斷故障原因是儲油柜膠囊破裂致使變壓器油與空氣直接接觸，現場(chǎng)處理也證實(shí)了分析結果，并針對性提出了相關(guān)預控措施。
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