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油浸式變壓器氫氣持續增長故障診斷及處理

2020-11-03 06:37:12
四川水力發電 2020年5期
關鍵詞:變壓器

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。

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