潛油泵故障引起的主變壓器油色譜異常分析與處理

周 大 鵬， 鄭 權

(四川華能康定水電有限責任公司，四川 甘孜 626000)

0 引 言

絕緣油中溶解氣體的分析和判斷是大型電力變壓器內部故障檢測的主要手段之一，利用特征氣體“三比值”法，能夠較為準確地對故障類型進行判斷。鑒于變壓器內部故障的復雜性，當色譜試驗數據出現異常時，應結合變壓器運行狀態檢查、紅外成像檢查、鐵芯接地電流測試、預試和運行數據分析、預防性試驗等可能的檢查手段綜合分析判斷；強迫油循環冷卻的變壓器，冷卻器潛油泵的線圈短路和軸承磨損等，也可能造成色譜試驗數據異常。因此，潛油泵也應重點檢查，從而對故障原因作出準確的判斷[1]。

1 某電廠試驗數據的變化

某電廠2號主變壓器為西安西電變壓器有限責任公司生產，型號：SFP10-90000/220，容量：90 000 kVA，變比：242±2×2.5%/13.8 kV，連接組別：YN d11，冷卻方式：強迫油循環風冷,共配置3組冷卻器。潛油泵轉速：900 r/min，流量：150 m3/s。2號主變壓器于2006年1月1日投運，至今已運行近14 a，期間運行及試驗數據正常，未發生過內部故障。2019年3月24日及之前的定期色譜試驗數據均正常，但2019年9月10日取樣進行的色譜試驗數據異常，見表1。

表1 色譜試驗數據變化情況(μL/L)

2 異常色譜試驗數據分析

2號主變色譜試驗異常數據中，總烴含量為816.10 μL/L，超過《GBT7252-2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》(以下簡稱導則)規定的注意值150 μL/L，H2含量為128.87 μL/L，接近注意值150 μL/L，C2H2含量為0 μL/L，依據《導則》中規定的“三比值”故障判斷法，計算故障類型編碼為022[2]，見表2、3。

表2 “三比值法”編碼規則

表3 色譜數據“三比值法”分析結果

查閱故障類型判別表，編碼022對應故障類型為高溫過熱，可能導致故障的原因有：引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，層間絕緣不良，鐵芯多點接地等。依據《導則》對變壓器絕緣油產氣原理的說明，因不存在C2H2(乙炔)氣體，判斷變壓器內部不存在放電故障。

3 檢查處理及原因分析

3.1 發現異常后復測數據

發現色譜試驗數據異常后，多次取油樣進行色譜試驗，總烴含量及產氣率均有增長，試驗數據見表4。

表4 色譜試驗數據異常后復測數據(μL/L)

備注：a.根據2號主變負荷和油溫情況，于9月24日將3號冷卻器退出運行；b.10月2日更換1號冷卻器潛油泵。

3.2 現場排查

3.2.1 運行情況檢查

對運行中的2號主變外觀進行檢查，變壓器油枕油位正常，本體無滲油，未發現本體有明顯異音或振動。從觀察窗檢查瓦斯繼電器及其集氣盒，未發現有氣體。

3.2.2 鐵芯接地電流測量

9月23日，復測鐵芯接地電流值為13 mA。根據歷次測量值，并與同型號、且運行環境相近的1號主變進行對比，結合預試數據分析，認為2號主變鐵芯不存在多點接地。

3.2.3 紅外成像檢查

2019年6月10日，電廠按照定期工作計劃對2號主變進行例行紅外成像檢查，各部溫度正常，溫度最高點為低壓側鐘罩處器身接地銅排連接點，約為57 ℃。發現色譜試驗數據異常后，電廠于9月23日、26日兩次對2號主變進行紅外成像檢查，各部溫度未見異常。

3.2.4 冷卻器潛油泵檢查

檢查發現1號、3號潛油泵偶爾出現輕微不均勻的異常聲音，其他無明顯異常，判斷該異音為潛油泵軸承磨損所致；測量3臺潛油泵電機運行電流、直阻、絕緣電阻，均合格，數據見表5。

3.2.5 運行數據分析

表5 冷卻器潛油泵電機電氣部分檢查數據

對2號主變近三年來在相同邊界條件下，同負荷、同環境溫度、相同冷卻器運行臺數情況下的數據進行同比，并與1號主變運行數據進行類比，未發現異常數據。

3.2.6 預試數據分析

分析2號主變近三年預試報告，各試驗項目均按照預試計劃正常開展，試驗數據合格。

3.2.7 復核性預試

2019年10月9日，將2號主變停電進行預試，試驗項目包括：鐵芯絕緣電阻、繞組直流電阻(運行檔位)、繞組絕緣電阻及吸收比、繞組介質損耗、繞組泄漏電流、電容型套管的介質損耗及電容值，各項試驗數據合格。

3.2.8 停用冷卻器及更換潛油泵

9月24日，將潛油泵有異音的3號冷卻器停運；10月2日，更換有異音的1號冷卻器潛油泵且經上述處理后，2號主變絕緣油總烴含量趨于穩定；10月19日，將2號、3號冷卻器潛油泵一并更換。將更換下來的1號、3號冷卻器潛油泵解體檢查，電氣部分未見異常，但定子、轉子之間有明顯摩擦痕跡，軸承滾珠有明顯摩擦及疑似過熱痕跡，見圖1。

圖1 定子、轉子摩擦痕跡及軸承滾珠磨損痕跡

3.3 原因分析和后續處理

根據上述檢查和試驗情況，判斷2號主變由于1號、3號冷卻器潛油泵軸承磨損和定轉子之間的摩擦造成局部高溫，導致絕緣油分解，從而引起本體絕緣油總烴含量超標。2019年10月20日～23日，用真空濾油機對2號主變本體絕緣油進行濾油脫氣處理，處理后的絕緣油簡化試驗及色譜試驗數據合格。靜止48 h后，2號主變于10月27日投入運行，之后分別于10月30日、11月4日、11月18日、12月18日取油樣進行色譜試驗，數據均合格。總烴含量、氫氣以及各烴類氣體含量已趨于穩定,2號主變運行狀態正常。濾油脫氣處理后歷次色譜試驗數據見表6。

表6 2號主變濾油脫氣處理后歷次色譜試驗數據(μL/L)

4 結 語

強迫油循環冷卻的變壓器，其冷卻器潛油泵軸承磨損、定轉子摩擦產生的局部高溫會造成絕緣油過熱分解，導致色譜試驗數據異常[3]。

色譜試驗數據異常時，應結合變壓器運行狀態檢查、紅外成像檢查、鐵芯接地電流測試、歷次預試和運行數據分析、預防性試驗等可能的輔助檢查手段綜合分析判斷；對于強迫油循環冷卻的變壓器，還需重點檢查潛油泵，從而對故障原因作出準確的判斷。

對于潛油泵的檢查，除了對常規的聲音、振動、溫度檢查外，還應進行運行電流、直流電阻、絕緣電阻測試[4]，必要時可考慮測量空載損耗及耐壓試驗。值得注意的是，由于高速流動的絕緣油會迅速將熱量帶走，即便泵體內由于軸承磨損、葉輪掃膛或線圈短路等形成過熱點，紅外成像檢查也難以發現[5]。

按照廠家技術要求，潛油泵使用8 a左右需進行更換。由于潛油泵轉速較高(一般高于900 r/min)，長期運行容易磨損，且不同廠家產品制造工藝等有差異，故實際使用中，可結合變壓器冷卻方式、環境溫度、潛油泵運行時間等因素綜合考慮，適當提前更換。同時，設備日常巡檢中，要注意檢查潛油泵的運行情況，發現異常應及時檢查處理。