220 kV 主變壓器油中總烴含量超標的分析及處理

劉秀峰，陳 勇，吳應(yīng)林

（國網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638500）

0 引 言

主變壓器內(nèi)部潛在性故障問題出現(xiàn)后，油中氣體數(shù)量會明顯增加。一般而言，故障氣并不會對設(shè)備安全運行產(chǎn)生大的影響，但是油中含氣量較高會制約電氣性能，因此需要設(shè)備管理部門給予一定重視。

1 案 例

某220 kV變電所，在2014年投入使用2臺主變壓器。2016年，廠內(nèi)設(shè)備監(jiān)督部門進行主變壓器油色譜分析檢測，相應(yīng)的檢測結(jié)果正常。2017年，相關(guān)部門再次進行主變例行油樣抽取色譜分析，發(fā)現(xiàn)相比2016年，相應(yīng)的相比氣體增長較為迅速。參數(shù)分別為：2016年11月，氫氣含量為88.8 μL/L、甲烷含量30.7 μL/L、乙烷含量6.6 μL/L、乙烯含量40.5 μL/L、乙炔為 0 μL/L，總烴 77.8μL/L，總烴相對產(chǎn)氣率注意數(shù)值為2.701；2017年1月，氫氣含量為66.7 μL/L、甲烷含量 91.0 μL/L、乙烷含量 37.8 μL/L、乙烯含量171.8 μL/L、乙炔為0 μL/L，總烴300.6 μL/L，總烴相對產(chǎn)氣率注意數(shù)值為-5.289；2017年6月，氫氣含量為50 μL/L、甲烷含量89.6 μL/L、乙烷含量42.1μL/L、乙烯含量165.4 μL/L、乙炔為0 μL/L，總烴297.1μL/L，總烴相對產(chǎn)氣率注意數(shù)值為22.01；2017年11月，氫氣含量為41μL/L、甲烷含量94.9 μL/L、乙烷含量37.1μL/L、乙烯含量183.9 μL/L、乙炔為0 μL/L，總烴315.9 μL/L，總烴相對產(chǎn)氣率注意數(shù)值為17.8；2017年12月，相關(guān)部門在進行吊罩處理前，對總烴含量中相關(guān)氣體進行了測定，氫氣含量為35 μL/L、甲烷含量83.8 μL/L、乙烷含量31.8 μL/L、乙烯含量160.8 μL/L、乙炔為0 μL/L，總烴276.4 μL/L，總烴相對產(chǎn)氣率注意數(shù)值為-61.558。

隨即進行色譜跟蹤分析，總烴相對產(chǎn)氣率出現(xiàn)了嚴重偏差，總烴從77.8 μL/L上升到276.4 μL/L。運行設(shè)備油中，溶解氣體的相應(yīng)數(shù)值在變化，見表1。

表1 運行設(shè)備油中溶解氣體的相應(yīng)數(shù)值一覽表

結(jié)合相應(yīng)數(shù)值不難發(fā)現(xiàn)，色譜體系中，總烴含量確實有所增加，且連續(xù)幾天都明顯超出本身的注意數(shù)值，一直到吊罩處理工作開始前，總烴含量才逐漸趨于穩(wěn)定參數(shù)體系。結(jié)合相關(guān)檢修部門對設(shè)備應(yīng)用運行現(xiàn)狀的分析可知，220 kV主變壓器油內(nèi)部存在異常。

2 220 kV主變壓器油中總烴含量超標的分析判定

要對相關(guān)問題進行集中分析和判定，就要建立有效的分析框架體系，從根本上尋找產(chǎn)生故障的原因，一定程度上提高分析的最終效果。

2.1 故障判定機制

2.1.1 特征氣體法

這是一種結(jié)合故障類型產(chǎn)生不同氣體分組和判斷故障類型的主要機制和做法。在應(yīng)用具體分析體系過程中，要整合故障類型和特征氣體性質(zhì)進行判定分析，有效得出相應(yīng)的色譜分析數(shù)據(jù)[1]。若是色譜分析數(shù)據(jù)中相應(yīng)氣體數(shù)據(jù)為零，則能基本排除油中絕緣局部放電或者油中火花放電等故障；若是故障一直存在且影響嚴重，判定為熱故障導(dǎo)致的問題[2]。具體類型見表2。

表2 氣體類型

2.1.2 三比值法

對故障進行初步判定后，利用三比值法分析相關(guān)情況。對比分析相應(yīng)氣體的比值，主要是闡釋ab、ca、bc，判定故障后，有效制定相應(yīng)的處理對策。具體操作中，相關(guān)技術(shù)人員要對高壓第一、二、三、四、五檔等進行綜合分析。不僅要對相應(yīng)三相電流電阻進行判定，也要對誤差歷史進行合理性處理。其中，只有高壓第一檔是相結(jié)構(gòu)，且相誤差為0.263。另外，操作人員要對中壓額定檔進行判定，并且要合理分析低壓第一、二、三檔，其中低壓第一檔是相結(jié)構(gòu)，相誤差為1.024。綜合判定相關(guān)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，乙烷和氫氣的比例在0.1～3，其中0.1是乙烯的含量，且乙烯和乙烷的比例在3之上，能判定出比值編碼，從而分析整個故障問題應(yīng)該是高溫過熱。具體依據(jù)見表3。

表3 故障判定分析數(shù)據(jù)依據(jù)一覽表

2.2 220 kV主變壓器油故障原因分析

制定有效的處理機制和故障排除措施，要有效分析相應(yīng)原因，合理整合高溫過熱的問題，確保能提高故障處理的時效性。

2.2.1 接觸不良問題

在220 kV主變壓器油集中管理的過程中，因為變壓器是220 kV自耦變壓器，設(shè)備本身不設(shè)有載分接開關(guān)?；诖耍趯嶋H應(yīng)用過程中，無需對無勵磁分接開關(guān)接觸過程和引出線軟連接過程進行判定。結(jié)合相關(guān)人員對具體數(shù)值的收集結(jié)果進行判定，整個設(shè)備處于直流電阻三相平衡狀態(tài)，相應(yīng)誤差也被約束在允許范圍內(nèi)。因此，能有效排除分接開關(guān)故障和引線基礎(chǔ)不良故障，一定程度上判定最終的處理應(yīng)用措施。

2.2.2 設(shè)備鐵心多點接地問題

結(jié)合相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，相對2016年的數(shù)據(jù)參數(shù)，2017年進行測試后，無論是高壓試驗鐵芯數(shù)據(jù)，還是夾件絕緣電阻試驗數(shù)據(jù)，變化參數(shù)都不是非常大，尤其是鐵芯絕緣電阻的參數(shù)為1300 MΩ，說明在220 kV主變壓器內(nèi)部不存在多點接地的問題。

2.2.3 常見漏磁發(fā)熱問題的兩種基本表現(xiàn)形式

一方面，漏磁通會沿著金屬件進行導(dǎo)通處理，尤其是在漏磁通較為集中的位置，會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。另一方面，漏磁通是設(shè)備穿過鐵芯后緊固結(jié)構(gòu)金屬件形成的體系。要想合理判定實際情況，要對油箱內(nèi)閉合回路進行判定，尤其是回路中的感應(yīng)環(huán)流。漏磁通回路中，一些部位的金屬結(jié)構(gòu)件界面若是出現(xiàn)突然縮小的問題，會導(dǎo)致磁通密度增大，甚至?xí)纬筛袘?yīng)渦流，使整個設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

2.2.4 設(shè)備出現(xiàn)鐵芯片間短路問題

若是220 kV主變壓器油中總烴含量超標，會出現(xiàn)鐵芯過熱的現(xiàn)象，嚴重影響整體的安全性和運行穩(wěn)定性。因此，需要相關(guān)技術(shù)部門了解故障，并且優(yōu)化處理機制。

3 220 kV主變壓器油中總烴含量超標的檢查和處理

對220 kV主變壓器進行集中分析后，要想合理解決總烴超標的問題，要結(jié)合實際情況進行全面處理和分析，有效約束具體判定機制，針對相應(yīng)問題建立對應(yīng)的處理機制，確保能集中驗證具體情況。本案例中，技術(shù)部門對吊罩進行檢查，發(fā)現(xiàn)C組繞組出現(xiàn)了端部引線處理不當?shù)膯栴}。整個設(shè)備運行過程中出現(xiàn)了電弧痕跡，長度為45 mm、寬度為30 mm、厚度為2mm。結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)和缺陷問題，能對實際情況進行判定，且繞組引線絕緣結(jié)構(gòu)也存在擊穿放電的現(xiàn)象，使得鋁箔層出現(xiàn)了壓層燒熔的現(xiàn)象，橢圓錐體不能有效形成良好的運行狀態(tài)。需進行色譜追蹤和現(xiàn)場設(shè)備驗收監(jiān)督管理處理，結(jié)合實際情況判定具體的故障問題。

判定實際問題后，技術(shù)部門要積極制定有效處理機制，合理避免后續(xù)造成的安全隱患。針對漏磁發(fā)熱造成的螺栓平墊發(fā)黑，技術(shù)部門要整合具體應(yīng)用環(huán)境和參數(shù)，確保處理效果更加突出。因為現(xiàn)場沒有相應(yīng)的不銹鋼螺絲，因此要采取上下夾件和側(cè)梁連接位置油漆刮除的方式，合理提高處理效果和綜合水平。

4 結(jié) 論

在案例中對220 kV主變壓器油中總烴含量超標故障進行系統(tǒng)化分析和判定，提出了相應(yīng)的故障處理機制。在推斷出漏磁發(fā)熱問題后，對缺陷情況進行處理和管控，有效分析故障，提高故障維護和設(shè)備運行安全性水平。