油浸式變壓器氫氣持續增長故障診斷及處理

楊 桃

(國電大渡河檢修安裝有限公司 ，四川 樂山 614900)

1 概 述

銅街子11B主變壓器于2014年4月26日投運，投運后，根據規范要求，分別在1、4、10、30天對主變進行油色譜跟蹤，氫氣穩定在4～6 μL/L左右，沖擊合閘后檢測到微量乙炔(0.23 μL/L)，跟蹤至第30天乙炔為痕量，6月24日跟蹤時乙炔消失。2014年12月29日對11B主變進行年檢時，發現主變壓器本體油色譜中氫氣超標，達到171 μL/L(表1[1])，第二天復測182 μL/L(其他特征氣體無異常、主變壓器常規高壓試驗無異常)。

由于其他特征氣體無異常，檢修人員考慮是變壓器受潮所致[2]，對主變壓器進行真空濾油處理[3]，處理后氫氣含量3.9 μL/L，于2015年內1月21日投運。變壓器投運后至第一次年檢氫氣數據(圖1)。

表1 主變色譜跟蹤記錄

2 首次原因分析及處理措施

11B主變壓器首次檢修投運后，繼續對其進行油色譜跟蹤，并發現氫氣有持續增長現象，其他特征氣體均比較穩定(微水一直穩定在8～10 μL/L)，無異常增長現象。2015年2月25日(投運后一個月)氫氣已增長至71 μL/L。2月28日檢修人員決定對鐵芯、夾件接地電流進行測量，并對油枕、冷卻器(4號油泵)進行油樣化驗，跟蹤后發現，油泵、油枕中氫氣含量與本體中含量基本一致，鐵芯接地電流：1.7 mA，夾件接地電流：7.7 mA，相關數據符合規范要求[4]。后續跟蹤發現變壓器內檢測出乙炔(0.2 μL/L)，3月8日突變至0.83 μL/L，3月9日降至0.04 μL/L，3月23日突變至0.96 μL/L，3月24日降至0.04 μL/L，隨后至5月10日，乙炔在0～0.04 μL/L，至5月11日氫氣增長至130 μL/L左右，微水在8～11 mg/L間波動。5月12日檢修公司決定對主變進行檢漏及濾油處理，將主變壓器本體油位排至距箱頂200 mm處，對主變壓器進行抽真空，檢查是否有泄漏點，并通過主變壓器冷卻器及本體進行對角真空濾油。檢查未發現主變壓器頂部有泄漏點。濾油后，各項油化數據、高壓試驗數據符合要求。變壓器于5月20日投運。變壓器第一次年檢后至第二次年檢之間氫氣數據(圖2)。

圖1 投運后至第一次檢修氫氣數據

圖2 變壓器第一次年檢后至第二次年檢之間氫氣數據

3 二次原因分析及處理措施

2015年5月20日，設備投運后，根據規范要求，對主變壓器進行取樣跟蹤，跟蹤后發現氫氣仍有持續上升趨勢。變壓器廠家分析認為油中氫氣為濾油后的稀釋過程，會逐漸趨于穩定。檢修人員繼續對油樣進行跟蹤，9月14日，11B氫氣含量達到169.7 μL/L，超過標準注意值(150 μL/L)。9月24日，檢修人員對11B油樣化驗含氣量為0.1%，相關規程并無硬性指標，其中500 kV要求運行中小于3%。變壓器廠家對主變壓器氫氣增長的因素分析后，排除了變壓器材質、內漆及油中水分的微弱局放的因素，認為氫氣的增長為變壓器內部水分與鐵的反應導致。而油中水分來源為變壓器內部材料含水及主變組裝、運輸中可能的受潮。處理方案仍以脫水及檢漏為主。

10月20日，11B主變壓器氫氣含量達到200 μL/L。乙炔未檢出，微水在8～13 mg/L間波動。11月1日，檢修人員再次對變壓器進行處理：一是對變壓器進行熱油循環，持續60 h。二是充氮排油。三是抽真空，抽至67 pa，并維持24 h，檢漏，隨后進行真空注油。四是二次熱油循環，12 h后取油樣直至油樣合格。11B處理過程嚴格按照方案進行，濾油后各項油化試驗及高壓試驗符合規范要求。11B于11月18日投運。變壓器第二次年檢至第三次年檢之間氫氣數據(圖3)。

圖3 變壓器第二次年檢至第三次年檢之間氫氣數據

4 三次原因分析及處理措施

變壓器現場第三次年檢處理完畢后，11B氫氣仍呈上漲趨勢，變壓器廠家分析認為是濾油后的擴散現象，隨著時間推移會逐步穩定。

運行至2016年4月25日，氫氣含量增長至164.5 μL/L，總烴0.72 μL/L，變壓器廠家試驗人員對變壓器進行局放檢測，局放量均在標準范圍內。因變壓器氫氣含量增長較快且臨近注意值150 μL/L，檢修人員于5月23日對11B進行了脫氣處理，處理后油中氫氣含量為13.33 ppm，總烴0.23 ppm，后續繼續監測運行。變壓器第三次年檢至第四次年檢之間氫氣數據(圖4)。

圖4 變壓器第三次年檢至第四次年檢之間氫氣數據

5 最終原因分析及處理措施

第四次年檢之后，氫氣仍然持續增長，為徹底解決氫氣持續增長問題，檢修人員組織電科院、電科院廠家多次召開專業分析會，決定對變壓器油進行特性試驗，變壓器廠家將油樣送檢至專業檢查機構進行碳型分析、氧化安定性等一系列試驗[5]，發現變壓器油在高溫、高電場的作用下，油品逐步脫氫，絕緣油本身不能吸收氫氣，具有一定黏度的大容量絕緣油不會使析出的氫氣迅速脫離，導致絕緣油存在游離的氫氣。變壓器廠家查找與11B主變同批次變壓器油的變壓器運行情況，發現同批次的變壓器在其他地方同樣出現了單氫超標的現象。

2016年11月對11B進行更換新變壓器油，再進行熱油循環，后排油再次注入新油。更換新油后，由于絕緣紙內仍然殘存有大量的變壓器油，換油后很難一次性將殘油帶出。氫氣還有緩慢增長的趨勢，但更換新油的方式有效地遏制了氫氣增長的趨勢。

2018年3月28日再次對11B進行了換油處理，進一步讓絕緣紙內的殘存變壓器油析出。換油后氫氣增長速度明顯放緩，運行至2019年10月22日，氫氣含量維持在88 μL/L左右，在標準規定范圍內。

表2 變壓器再次換油后的氫氣數

6 結 語

由于變壓器絕緣紙中的變壓器油很難通過一兩次換油置換徹底，致使殘存的問題變壓器油慢慢析出至變壓器油內，造成變壓器單氫含量增加。后續會繼續對變壓器進行濾油處理，徹底將殘存的問題變壓器油置換徹底，讓變壓器油中的氫氣含量穩定在合格的范圍內。

通過該案例，可以為其他電站油浸式變壓器氫氣超標處理方案提供參考思路。