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，吳應林

（國網四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638500）

0 引 言

主變壓器內部潛在性故障問題出現后，油中氣體數量會明顯增加。一般而言，故障氣并不會對設備安全運行產生大的影響，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，廠內設備監督部門進行主變壓器油色譜分析檢測，相應的檢測結果正常。2017年，相關部門再次進行主變例行油樣抽取色譜分析，發現相比2016年，相應的相比氣體增長較為迅速。參數分別為：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，總烴相對產氣率注意數值為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，總烴相對產氣率注意數值為-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，總烴相對產氣率注意數值為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，總烴相對產氣率注意數值為17.8；2017年12月，相關部門在進行吊罩處理前，對總烴含量中相關氣體進行了測定，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，總烴相對產氣率注意數值為-61.558。

隨即進行色譜跟蹤分析，總烴相對產氣率出現了嚴重偏差，總烴從77.8 μL/L上升到276.4 μL/L。運行設備油中，溶解氣體的相應數值在變化，見表1。

表1 運行設備油中溶解氣體的相應數值一覽表

結合相應數值不難發現，色譜體系中，總烴含量確實有所增加，且連續幾天都明顯超出本身的注意數值，一直到吊罩處理工作開始前，總烴含量才逐漸趨于穩定參數體系。結合相關檢修部門對設備應用運行現狀的分析可知，220 kV主變壓器油內部存在異常。

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

這是一種結合故障類型產生不同氣體分組和判斷故障類型的主要機制和做法。在應用具體分析體系過程中，要整合故障類型和特征氣體性質進行判定分析，有效得出相應的色譜分析數據[1]。若是色譜分析數據中相應氣體數據為零，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情況。對比分析相應氣體的比值，主要是闡釋ab、ca、bc，判定故障后，有效制定相應的處理對策。具體操作中，相關技術人員要對高壓第一、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構，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構，相誤差為1.024。綜合判定相關數據后發現，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該是高溫過熱。具體依據見表3。

表3 故障判定分析數據依據一覽表

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，設備本身不設有載分接開關。基于此，在實際應用過程中，無需對無勵磁分接開關接觸過程和引出線軟連接過程進行判定。結合相關人員對具體數值的收集結果進行判定，整個設備處于直流電阻三相平衡狀態，相應誤差也被約束在允許范圍內。因此，能有效排除分接開關故障和引線基礎不良故障，一定程度上判定最終的處理應用措施。

2.2.2 設備鐵心多點接地問題

結合相關調研數據不難發現，相對2016年的數據參數，2017年進行測試后，無論是高壓試驗鐵芯數據，還是夾件絕緣電阻試驗數據，變化參數都不是非常大，尤其是鐵芯絕緣電阻的參數為1300 MΩ，說明在220 kV主變壓器內部不存在多點接地的問題。

2.2.3 常見漏磁發熱問題的兩種基本表現形式

一方面，漏磁通會沿著金屬件進行導通處理，尤其是在漏磁通較為集中的位置，會出現發熱現象。另一方面，漏磁通是設備穿過鐵芯后緊固結構金屬件形成的體系。要想合理判定實際情況，要對油箱內閉合回路進行判定，尤其是回路中的感應環流。漏磁通回路中，一些部位的金屬結構件界面若是出現突然縮小的問題，會導致磁通密度增大，甚至會形成感應渦流，使整個設備出現發熱現象。

2.2.4 設備出現鐵芯片間短路問題

若是220 kV主變壓器油中總烴含量超標，會出現鐵芯過熱的現象，嚴重影響整體的安全性和運行穩定性。因此，需要相關技術部門了解故障，并且優化處理機制。

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，針對相應問題建立對應的處理機制，確保能集中驗證具體情況。本案例中，技術部門對吊罩進行檢查，發現C組繞組出現了端部引線處理不當的問題。整個設備運行過程中出現了電弧痕跡，長度為45 mm、寬度為30 mm、厚度為2mm。結合相應的數據和缺陷問題，能對實際情況進行判定，且繞組引線絕緣結構也存在擊穿放電的現象，使得鋁箔層出現了壓層燒熔的現象，橢圓錐體不能有效形成良好的運行狀態。需進行色譜追蹤和現場設備驗收監督管理處理，結合實際情況判定具體的故障問題。

判定實際問題后，技術部門要積極制定有效處理機制，合理避免后續造成的安全隱患。針對漏磁發熱造成的螺栓平墊發黑，技術部門要整合具體應用環境和參數，確保處理效果更加突出。因為現場沒有相應的不銹鋼螺絲，因此要采取上下夾件和側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 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化分析和判定，提出了相應的故障處理機制。在推斷出漏磁發熱問題后，對缺陷情況進行處理和管控，有效分析故障，提高故障維護和設備運行安全性水平。