淺析某站1000kV主變油中含氣量及建議

國網福建檢修公司 李朝輝

淺析某站1000kV主變油中含氣量及建議

國網福建檢修公司 李朝輝

1000kV變壓器由于額定電壓較高，對變壓器油品質的要求也非常高，在運行中，要求1000kV變壓器油中的含氣量一半不得大于2%。而由于油中含氣量檢測的離散性，正常運行過程中離線檢測的值很可能超過標準，那么對于油中含氣量的正確分析及判斷就很重要。本文對某站兩臺1000kV主變油中含氣量跟蹤分析，并判斷提出處理建議。

1000kV主變；含氣量；渦流

1.影響含氣量的幾個因素

油中溶解氣體是指變壓器內部以分子狀態溶解在油中的氣體。油中含氣量為油中所有溶解氣體的總和，用體積百分率表示。影響油中氣體溶解度的主要因素是壓力和溫度：壓力增大時，氣體溶解度增大，反之，則減少；溫度改變時，對不同氣體的溶解度產生不同的影響，如空氣和氧氣隨溫度的升高對氣體的溶解度增大。

在變壓器運行中，對流或者油暴露在空氣中都會使含氣量因油中氣體的逸散而減少。但含氣量數值的準確性關鍵在于檢測的規范性。油中溶解氣體分析的試驗過程包括從變壓器中取出油樣，從油樣中脫出溶解氣體，利用色譜儀分析氣體和數據處理四個環節。由于變壓器運行環境的復雜性，試驗方式的隨機性，因采樣部位、方法、脫氣方式、作業人員和使用儀器等的不同，試驗過程中氣體的逸散，導致溶解氣體的分析結果有一定的分散性。由于氣體的極易擴散性，使得油中溶解氣體分析的試驗要比其他油質試驗偏差大，并且油中組分含量越小，相對偏差就越大。因此規程對兩次平行試驗的重復性作出如下規定：“油中溶解氣體濃度大于10uL/L時，兩次測定值之差應小于平均值的10%；油中溶解氣體濃度不大于10uL/L時，兩次測定值之差應小于平均值的15%加2倍該組分氣體最小檢測濃度之和”。該規定反映了氣相色譜發存在很大的試驗偏差。

2.主變含氣量跟蹤分析

該站運行有兩臺1000kV主變，型號為ODFPS-1000000/1000，出廠日期為2014年6月1日，投運日期為2014年12月12日。從2015年底持續跟蹤這兩臺主變的油中含氣量，以下分別進行分析。

2.1 3號主變數據分析

表1 3號主變含氣量跟蹤表

表1中日期前有“電”字為電科院測試數據，其余為自測超標數據，斜體字表示該值超標。B相主體變在2016年5月份測試數據較大，高達7.9，幾次較高數據均為自測取樣數據，電科院所測數據均在合格水平，且高于4的僅為5月份的兩次，其余全部小于3，可判斷B相含氣量受試驗技術水平影響較大，實際合格；C相同理，也可判斷在合格水平；A相則由于數據離散性較大，無法判斷含氣量增長的規律。

圖1 3號主變A相含氣量電科院測試數據趨勢圖

從圖1所示可知3號主變A相含氣量總體上呈下降趨勢，在2016年3月份以后呈離散性分布在3%左右。

圖2 3號主變A相含氣量電科院測試數據趨勢圖

從圖2所示可知，電科院測試數據在2015年12月至2016年2月從7.8逐步下降至5.4，從2016年3月開始則穩定在2以下，由于含氣量測試跟蹤是從2015年12月開始，之前數據無法考證，可以假設該主變在投運后內部及存在較多的氣體，隨著時間推移，從氣溫、壓力、油流等變化，內部氣體不斷逸散，至2016年3月趨于穩定。

圖3 3號主變A相含氣量自測數據趨勢圖

圖4 #2主變含氣量跟蹤圖

從圖3所示可以看出，自測數據離散性較大，2016年2月17日初測數據較高達6.3，但2月19日復測則為合格1.38，往后則穩定在3左右，7月份至9月份呈微小增長趨勢，而后又繼續下降，該趨勢與電科院測試數據的最后4次較吻合，分析應為2016年6月份3號主變停電首檢及缺陷處理，停電區間有檢查密封及排氣等工作，空氣會在相關部位打開微量進入，在運行后則會逸散直至穩定。從以上整體分析，3號主變主體變含氣量處于正常水平。

2.2 2號主變數據分析

2015年12月16日，檢測發現2號主變C相含氣量為2.44%，數據偏高。通過加強對2號主變含氣量跟蹤，跟蹤數據的曲線圖如圖4所示。

從2015年12月跟蹤開始，判斷2號主變的含氣量曾增長趨勢，并安排在2016年5月份對該主變含氣量檢查處理，主要檢查了油枕、旁通閥等密封情況，發現2號主變C相油枕旁通閥關閉不嚴，由于受到該站前期高抗檢查膠囊尺寸不對應的影響，對三相油枕均全部打開檢查，但受到工期天氣等因素影響，并未對本體進行油脫氣處理。檢查處理后，從2016年7月至2016年12月測試數據，#2主變三相含氣量呈離散性分布。并從10月開始逐月下降，最近一次12月21日檢測A、B相含氣量合格，C相為2.9%，較前期4%有顯著下降。從含氣量走勢圖可以判定以下結論：

（1）A、B相在2016年6月份前含氣量穩定在2%以下的合格范圍內，可表明變壓器本體密封良好，不存在進氣的條件或進氣量微小；2016年5月份處理之后A、B相檢查后，由于處理過程部分空氣進入變壓器本體，導致含氣量增高，在4%以下呈離散分布，進入10月后隨榕城著運行氣溫降低，油中溶解空氣能力降低，空氣析出隨自由呼吸逸出本體，整體含氣量降低，已降低至2%合格水平以下。從以上結論，隨著后面氣溫的不斷降低，油中含氣量會不斷逸出，直至穩定狀態，在氣溫上升后，含氣量可能會緩慢增長，但由于密封良好，基本可判斷將保持在2%以下合格水平。

（2）C相在2015年12月份開始即含氣量稍微超標，在3%左右呈離散分布；2016年5月處理發現旁通閥關閉不嚴，將旁通閥關緊后，含氣量也在4%左右呈離散分布，進入10月后隨榕城變運行氣溫降低，12月含氣量降至2.9%，含氣量下降程度較A、B相不明顯。可對C相做如下分析：存在旁通閥關閉不嚴導致的進氣，目前處理有一定的效果，但也可能存在渦流負壓區，由于檢查并未發現變壓器本體表面存在滲油情況，因此密封不嚴導致的含氣量增加并不嚴重，與數據表現出來的穩定在4%以下符合，旁通閥關閉后，隨著運行時間及環境溫度的變化，部分的氣體會逸出，可能含氣量會逐漸穩定，不存在大幅提高的風險。

（3）變壓器油中空氣飽和含氣量在10%，2號主變三相含氣量離飽和量還存在較大差距，也基本趨于穩定，不存在氣體在一定條件下超過飽和溶解量而析出氣泡，從而降低絕緣的局部耐電性能的可能。

3.處理建議

3號主變主體變的含氣量在可不處理，屬于合格水平。對于2號主變從以上分析，建議：①A、B相含氣量逐漸降低，在合格范圍內，可不對其進行處理，注意繼續跟蹤含氣量發展趨勢，如在夏天氣溫升高時數據趨于穩定，則可判定運行正常；②C相可能還存在其余密封不嚴情況，由于未有明顯滲油表象，檢查處理較為困難，所需工期也較長。對其的發展可作兩種預測，一是進行脫氣處理，含氣量短期將恢復正常水平，但由于密封性無法根治，含氣量將繼續增長到目前的穩定狀態；二是不進行處理，含氣量目前也趨于穩定，隨著冬季運行氣溫降低，氣體將逸出并達到合格水平，隨著夏天氣溫升高、潛油泵的運轉，含氣量又將升高，如此在一定的區段不斷反復。但總體來說，含氣量相對較低且穩定。

4.小結

一般說油中溶解的氣體主要是空氣，只要油中不存在占有一定幾何位置的氣泡，油中含氣量的大小不影響油的擊穿電壓。限制油中含氣量，主要為避免油中氣體在一定條件下超過飽和溶解量而析出氣泡，從而降低絕緣的局部耐電性能。減少油中的含氣量，可同時減少了氧氣對絕緣的氧化作用，對防止絕緣老化有力。在變壓器的制造設計時，因保證電焊工藝，盡量避免聯通管道、冷卻器、潛油泵、閘閥等油流部位存在油流不順暢導致渦流的形成，最終因存在負壓區，外界大氣通過密封不嚴部位、在油流的沖擊下氣體形成氣泡進入變壓器本體；在新安裝和檢修后脫氣和排氣也應徹底，盡量避免本體中油與大氣直接接觸導致空氣進入油中導致含氣量增高；運行中應加強跟蹤，必要時及時處理。

[1]錢旭耀.變壓器油及相關故障診斷處理技術[M].中國電力出版社,2006.