變壓器現場油務工作分析

張彥飛 梁必承

(內蒙古超高壓供電局，內蒙古 呼和浩特010080)

油浸式變壓器以其維護成本低、壽命長而得到了廣泛的應用，成為了電力系統中不可或缺的組成部分，變壓器油作為油浸式變壓器運行過程中的絕緣介質，其品質優劣直接關系著變壓器的安全、穩定運行，因此，變壓器現場油務工作對于變壓器的正常運行至關重要。特別是部分大容量變壓器在設計制造時融入了免維護理念，這對變壓器現場油務工作提出了更高的要求，使得對變壓器現場油務工作的研究具有更實際的意義。大型油浸式電力變壓器油務工作主要包括油的選擇、油的檢測、真空注油、油的過濾等方面，這正是文章所研究的重點內容。

1 變壓器油的正確選擇

變壓器油的正確選擇是油務工作的基礎，可以避免由于油的質量不合格而產生的各種問題。我國變壓器油的牌號按凝固點分三種，需根據設備種類和使用環境溫度條件來選用。一般情況下不要使用混合油，若必須使用混合油需要注意以下幾點：其一，油的牌號和添加劑需相同，因為油中添加劑種類不同混合后會有可能發生化學變化而產生雜質，只要相同，則屬于相容性油品，可以任何比例混合使用。目前國產變壓器油皆用2,6-二叔丁基對甲酚作抗氧化劑，因此只要未加其他添加劑便無此問題。其二，如果被混的變壓器油有一項或多項指標接近運行油質量標準允許極限值，尤其是酸值、水溶性酸(pH值)等反映油品老化的重要指標，則混油必須慎重對待。此時必須進行試驗室試驗以確定混合油的特性是否仍合乎要求。其三，進口油或來源不明的油與不同牌號運行油混合使用時，應按照《電力系統油試驗方法》中規定預先進行參加混合的各種油及混合后油樣的老化試驗，當混油的質量不低于原運行油時，方可混合使用。因為進口油或來源不明的油中含有的添加劑，雖然能區分是氨類或酚類添加劑，但更具體的組份就不得而知。變壓器油的合理選擇不僅關系變壓器的正常運行和使用壽命，還避免了給油務工作者帶來諸多不必要的麻煩，這需要油務工作者加以重視。

2 變壓器油溶解氣體檢測

變壓器油的檢測是油務工作者的重點內容，該項工作的實施直接關系著變壓器內部絕緣好壞的判斷，是變壓器故障分析與查找的關鍵。在傳統的變壓器油檢測過程中，主要檢測方法是測試電氣設備的絕緣電阻、變比、直流電阻、介損等。這些檢測方法均需設備退出運行，但由于電氣設備運行中的停電機會極少，因此，基于在線監測的氣相色譜法得到了廣泛的推廣和應用，該方法在使用過程中主要通過對C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、CO2等溶解氣體數值的分析來作出準確的油故障判斷，由于這類氣體產生的原因復雜，又是某種變壓器油故障的直接體現，因此，該項工作成為了油務工作的重點，這對油務工作人員日常工作經驗積累提出了較高的要求，也需要對這些氣體產生的原理有較深的認識。

變壓器在正常運行老化過程中產生的氣體主要是CO和CO2，在故障溫度高于正常溫度不多時，產生的氣體主要是CH4。隨著故障溫度的升高，C2H4和CH4逐漸成為主要特征氣體，在溫度高于100℃（如電弧溫度）以上的作用下，油裂解產生的氣體會有C2H2。如果油故障涉及到固體絕緣時會產生CO和CO2。絕緣紙、布的成分是纖維素，在熱分解時因分子鏈反應脫氫，脫氫炭化將產生CO和CO2氣體，因紙是被油浸潤，所以伴隨少量的低分子烴類，絕緣紙如果長時間加熱在120～150℃，也會裂解產生碳酸氣。酚醛和環氧樹脂等在300℃以上，放電條件下裂解時即出現少量C2H2。

鐵、鋁等金屬材料會直接與水反應而產生H2，這會使油中的含氣量增加，一些新投入的變電設備出現的可燃性氣體主要是H2。近幾年來，實際使用的一些變壓器含氫量相當高。單純的絕緣油熱分解產生的氣體主要是低分子烴類，隨著熱裂解溫度的增加，裂解氣體出現的次序是烷烴—稀烴—炔烴。當過熱故障或放電故障發生有固體絕緣材料的部位時，CO和CO2會很快升高，產生速率超過正常老化的產氣率。通過對這些氣體產生原因的分析不難看出，變壓器油溶解氣體氣相色譜分析的重要性，同時也可以根據各種含量的溶解氣體找出油故障產生的原因，由于變壓器油在運行過程中受影響的因素過多，除了從本體進行分析外，還要考慮一些其它因素。

例如，有的變壓器曾有過故障，故障排除后，由于油浸絕緣材料中的殘油中殘存故障特征氣體，甚至金屬材料也可能吸藏一些氣體，釋放至已脫氣的油中，這會影響氣相色譜分析的準確性，某110kV2號主變壓器于2013年5月14日瓦斯動作，取樣分析數據如表1所示。

表1 色譜試驗氣體含量 μL/L

可以看出，色譜試驗總烴含量過高，且呈現出不穩定趨勢，需要查找原因所在，通過吊罩檢查，發現前次返廠大修后油道沒有處理干凈，焊渣落入鐵芯和夾件間，另外，鐵芯和夾件之間的絕緣也沒有墊上，加上絕緣油的處理不到位，造成了色譜試驗總烴含量偏高，在對變壓器絕緣油進行熱油真空處理，倒罐熱油循環，處理后注入本體試驗，總烴含量下降，跟蹤試驗后數據基本穩定。

變壓器油箱曾帶油焊接，以及油冷卻系統附屬設備故障產生的氣體，也會進入變壓器本體固體絕緣中，從而產生氣體。所以，在通過色譜試驗分析判斷時要注意考慮這些容易引起誤判斷的因素。

另外，運行中設備內部油中氣體含量超標時，應進行跟蹤分析，查找原因。標準值不是劃分變壓器油有無故障的標準。有的組分低于標準值，若增長較快，也應引起注意。例如，某1號主變壓器色譜分析發現A相總烴嚴重超標，達到374.9μL/L。通過縮短周期，跟蹤監測發現，數據逐漸增加，增長速度很快，停運進行鉆孔內檢，結果沒有發現問題，經研究決定吊罩檢查，并更換磁屏蔽，在磁屏蔽上發現問題，原磁屏蔽共有30片，其中10片磁屏蔽有燒傷痕跡，共有24處。可以看出，僅根據色譜試驗分析結果有時很難對故障的嚴重性做出正確的判斷，必須考慮故障的發展趨勢，也就是故障點的產氣速率，它依賴于設備類型，負荷情況，故障類型、老化程度以及所有的絕緣油體積。應綜合結合這些情況進行分析，計算結果還應考慮到呼吸系統對氣體的影響。同時，根據氣體含量的標準值或氣體的增長率，判斷變壓器可能存在的油故障，應用氣體比值判斷故障類型，但是，由于溶解氣體分析存在誤差，導致氣體比值存在某種不確定性。因此，油務人員應把握好取樣、運輸、保存、脫氣、選擇、儀器的標定、數據的處理等各個環節，分析出真正反應設備本體內絕緣油中的色譜數據，作為電氣設備內部故障判斷的依據之一。

3 變壓器的真空注油

由于變壓器在安裝或檢修過程中器身暴露在空氣中，器身絕緣表層不可避免會存在吸濕現象，并隨著時間的推移逐漸向內層擴散，因此變壓器必須嚴格執行真空注油工藝，這也成為了油務工作者的重要任務之一，抽真空、真空注油和熱油循環三道工序是有效驅除器身露空階段所吸收水分的關鍵，也直接影響著變壓器的正常運行。

在對變壓器抽真空的過程中，應隨時檢查有無泄漏，如果變壓器有泄漏，聽變壓器是否有嘶嘶漏氣聲，或用干燥空氣充入破壞真空，然后用干燥空氣加壓，用肥皂水尋找泄漏點。抽真空時，應監視并記錄油箱的變形，其最大值不得超過壁厚最大值的兩倍。必須將不能承受真空下機械強度的附件與油箱隔離，對允許抽同樣真空度的部件，應同時抽真空。注油時，油溫宜高于器身溫度，一般為30℃，注油速度不宜大于100L/min，為排除油箱內及附于器身上的殘余氣體，宜從下部油閥進油。

真空注油后通過熱油循環達到對器身絕緣進一步驅潮的目的，為破壞油一紙中水分的暫時平衡，促進器身絕緣中的水分向油中遷移，在不致使絕緣油劣化和絕緣材料老化的前提下，應盡可能提高熱油循環的油溫，濾油機加熱器溫控器可設置在70～75℃，但不得超過80℃。同時考慮到油的流動可加速平衡，為促使油在箱體一內部流動，油流進出口應對角布置；強迫循環冷卻變壓器在熱油循環干燥過程中應定期啟動潛油泵。另外濾油機進口應接在變壓器油箱最底點處閥門，以便通過熱油循環過濾出油箱底部沉積的油泥、游離水和雜質。

高壓電力變壓器雖經真空脫氣注油，但充氣運輸的變壓器，由于安裝注油前有較長時間未浸油，且在運輸過程中由于振動而把原浸入絕緣物中的油淅離出來；或經過干燥處理的變壓器，在最初浸油時，都容易出現殘留在絕緣物中的氣泡。而殘留在絕緣油中的氣泡在每次注油時其概率都大體相同，且這種氣泡在油中較容易溶解。因此為了溶解這些殘留氣泡就需要按標準執行一定的靜置時間。

4 變壓器油的過濾

變壓器油的過濾也是變壓器油務工作的重要環節，為了提高絕緣油現場凈化效率，同時避免絕緣油自循環過濾過程中因多次加熱而導致油質裂解老化，以及實現與空氣的真正隔絕，必須對傳統的單罐式濾油循環法和倒罐式濾油循環法加以改善。以某500kV變電站1號主變壓器絕緣油的循環方式為例。在濾油管路流入油罐的法蘭下方加裝了1根管子，管子的長度大于油罐油面上方的空氣層的距離，使油不經過油罐上部的空氣層而直接流入油中，這樣在循環濾油過程中，油落入油罐時不會再把上層的空氣帶入油中，上層的空氣也不會再減少，呼吸器也不會再吸入外面的空氣，這時呼吸器的閥門就可以關掉，徹底將油和外面空氣隔離。實踐證明，處理15t絕緣油只需要12～20h，且變壓器油經檢驗均合格，各項指標均滿足國家標準。

5 結語

變壓器現場油務工作所涉及內容較多，本文只是結合筆者實際工作經驗對主要內容進行了總結性的分析，具有一定的參考價值，在實際油務工作中，還需不斷總結工作經驗，基于變壓器安全、穩定運行出發，并遵循相關標準規范，用科學的方法和先進的技術去實施油務工作。

［1］朱永志.大型油浸式電力變壓器的安裝規范性問題的研究[D].保定：華北電力大學，2011.