主變壓器本體絕緣油耐壓降低的原因及處理探究

安聰慧

摘要：電力變壓器屬于輸配電網(wǎng)中主要電氣設(shè)備，其運(yùn)行狀況是否穩(wěn)定，影響電網(wǎng)可靠性。社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)電能要求越來(lái)越高，發(fā)電機(jī)容量不斷增大，促使輸電壓等級(jí)升高，變壓器電壓等級(jí)與單臺(tái)容量也隨之提高，對(duì)變壓器性能提出更高要求。當(dāng)前變壓器多以單臺(tái)容量三相為主。大型變壓器作為電力系統(tǒng)最為昂貴的設(shè)備之一，確保變壓器運(yùn)行穩(wěn)定，是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要措施。以220kV變壓器為例，實(shí)際運(yùn)行中，變壓器可能由于多種原因出現(xiàn)主變壓器本體絕緣油耐壓降低情況，嚴(yán)重影響變壓器正常、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：220kV;變壓器;絕緣油耐壓;電網(wǎng)

電力變壓器是電網(wǎng)主要設(shè)備之一，其主要由導(dǎo)磁材料、導(dǎo)電材料、絕緣材料等構(gòu)成。絕緣材料是變壓器構(gòu)成主要部分，其多為絕緣紙、礦物油等有機(jī)材料。在變壓器實(shí)際運(yùn)行中，受熱、電、環(huán)境、機(jī)械等多因素作用，絕緣材料容易在多因素影響下，出現(xiàn)劣化等情況，使得變壓器出現(xiàn)設(shè)備故障，引發(fā)供電中斷。絕緣材料劣化是引起變壓器故障的主要原因，可以引起絕緣材料劣化的原因多種多樣，例如變壓器出現(xiàn)短路故障后，產(chǎn)生的巨大電磁力可導(dǎo)致繞組出現(xiàn)變形，使得絕緣材料受損，出現(xiàn)匝間擊穿，變壓器內(nèi)部油溫升高，絕緣過(guò)熱裂解，引發(fā)發(fā)電性絕緣故障。變壓器絕緣油耐壓降低是常見的絕緣材料故障，分析具體原因便于及時(shí)采取科學(xué)措施處理，確保變壓器可以正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1. 220kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)情況

技術(shù)人員檢測(cè)電網(wǎng)情況，對(duì)某220 kV變電站1號(hào)～3號(hào)，主變壓器進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中1號(hào)變壓器主體絕緣油的油耐壓值為31.8kV，與220kV變壓器要求油耐壓值≥35 kV標(biāo)準(zhǔn)不符。技術(shù)人員對(duì)變壓器進(jìn)行外觀檢查，檢查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)滲流油痕跡，但天藍(lán)色硅膠呼吸器顏色變?yōu)榉奂t色，油位（油盅內(nèi)）低于下限位。主變壓器型號(hào)為SFSZ10-180000 /220 型，絕緣材料為克拉瑪依變壓器用絕緣油25號(hào)（質(zhì)量51.2 t），設(shè)備于2016年6月生產(chǎn)，同年12月完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并開始投入運(yùn)用。絕緣油是主變壓器本體內(nèi)部主要絕緣介質(zhì)[1]。其本身性質(zhì)的優(yōu)劣，直接影響變壓器是否可以安全運(yùn)行。技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)主變壓器本體絕緣油耐壓降低后，立即對(duì)變壓器進(jìn)行油務(wù)、電氣試驗(yàn)。

2.主變壓器本體絕緣油耐壓降低原因分析

2.1測(cè)試分析

第一步，絕緣測(cè)試鎖定故障部位對(duì)低壓繞組等部位進(jìn)行低絕緣測(cè)試，測(cè)試結(jié)果：①高——低壓繞組及地油溫37℃，R15s=22CΩ，R60s=28CΩ，吸收比=1.28，電容量=11.38nF，tanδ=0.3102%;②高壓繞組—地（低壓接屏蔽），R15s=1CΩ，R60s=1.16CΩ，吸收比=1.154;③高—低壓繞組（外殼接屏蔽），R15s=48CΩ，R60s=68.03CΩ，吸收比=1.402;④高、低壓繞組—地，電容量=19.26nF，tanδ=0.2234%;高壓繞組—鐵芯等（其他屏蔽）絕緣電阻=40CΩ。測(cè)試結(jié)果顯示，介質(zhì)損耗因數(shù)、電容量、低—高壓繞組、地絕緣電阻同其他部位絕緣材料無(wú)異常，未出現(xiàn)明顯位移情況。整個(gè)測(cè)試結(jié)果，顯示高壓繞組—地絕緣電阻明顯過(guò)低，其他絕緣部位電阻正常，說(shuō)明此部位存在絕緣缺陷。

第二步，進(jìn)行高壓繞組套管絕緣測(cè)試，結(jié)果顯示高壓套管電容量=491.03nF，tanδ=0.3412%，末屏絕緣電阻10.01CΩ;中壓套管電容量=439.52nF，tanδ=0.3614%，末屏絕緣電阻10.01CΩ;中性點(diǎn)套管電容量=576.98nF，tanδ=0.3716%，末屏絕緣電阻10.01CΩ;結(jié)果顯示套管對(duì)高壓繞組絕緣缺陷沒有影響。之后進(jìn)行進(jìn)行變壓本體檢查。

第三步，技術(shù)人員結(jié)合外觀檢查及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合變壓器運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合分析，預(yù)測(cè)變壓器主體油耐壓降低的原因可能同油枕有關(guān)。現(xiàn)場(chǎng)檢查中，將油枕掉下進(jìn)行解體分析，發(fā)現(xiàn)安裝油枕金屬殼膠囊中出現(xiàn)縱向裂紋328mm，膠囊內(nèi)不存在大量絕緣油。由于膠囊后部出現(xiàn)破裂情況，使得其對(duì)空氣與絕緣油的隔離作用失去，加之呼吸器硅膠出現(xiàn)失效情況，油位（油盅內(nèi)）出現(xiàn)下降到下限情況。無(wú)法將空氣中的雜質(zhì)與空氣過(guò)濾，使得絕緣油同外部空氣相同，變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，本體溫度升高，外部環(huán)境出現(xiàn)降低時(shí)，冷空氣被吸入，出現(xiàn)凝露的概率升高，使得絕緣油中融入大量凝露，造成絕緣油耐壓出現(xiàn)降低情況。

2.2主變壓器本體絕緣油耐壓降低故障原因鎖定——油枕故障

通過(guò)測(cè)試及觀察，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該變壓器本體絕緣油耐壓降低的主要原因?yàn)橛驼聿课怀霈F(xiàn)的故障，主要為膠囊局部破裂。考量到油枕金屬外殼整體結(jié)構(gòu)具體情況，分析引起膠囊局部出現(xiàn)破裂的原因主要有兩個(gè)：（1）油枕內(nèi)部安裝不夠規(guī)范，膠囊安裝沒能完全伸展開，使得變壓器在運(yùn)行狀態(tài)下，膠囊內(nèi)部充氣后出現(xiàn)折疊、扭曲等現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行容易讓破裂出現(xiàn)在折疊或者扭曲之后的棱邊上。油枕膠囊在呼吸時(shí)，需要反復(fù)膨脹、收縮，折疊、扭曲集中在棱邊，多年運(yùn)行，由于棱邊過(guò)度磨損，出現(xiàn)破裂的情況[2]。（2）膠囊本身存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。膠囊作為油枕金屬殼重要組成部分，若膠囊本身存在質(zhì)量問題，當(dāng)膠囊運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)后，可能出現(xiàn)破裂等情況。

3.主變壓器本體絕緣油耐壓降低處理措施

檢修人員鎖定主變壓器本體絕緣油油耐壓降低原因?yàn)橛驼砟z囊出現(xiàn)破裂及呼吸器硅膠異常，針對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行針對(duì)性處理。技術(shù)人員更換新的膠囊及呼吸器，確保更換膠囊與硅膠在安裝之前質(zhì)量符合要求，同型號(hào)儀器更換，待更換完畢后，進(jìn)行測(cè)試。技術(shù)人員先將油盅內(nèi)的絕緣油補(bǔ)充到適合的油位，并擦拭油枕金屬殼內(nèi)部，認(rèn)真檢查新的油枕膠囊，確保其無(wú)異常后進(jìn)行壓力測(cè)試。壓力測(cè)試控制為0.02 MPa～0.03 MPa，測(cè)試12h后，觀察是否存在滲漏等情況，并按照膠囊內(nèi)部充氣后情況，經(jīng)過(guò)檢查確定膠囊無(wú)問題后，復(fù)裝油枕無(wú)問題，絕緣紙與絕緣油中未出現(xiàn)水分相互擴(kuò)散情況，當(dāng)溫度下降后，絕緣油內(nèi)水分被絕緣紙吸收，使得絕緣油含水量下降，絕緣紙內(nèi)含水量增加;當(dāng)溫度升高后，絕緣紙內(nèi)水分出現(xiàn)向絕緣油擴(kuò)散，導(dǎo)致絕緣油中含水率升高，相應(yīng)絕緣紙內(nèi)含水率下降。為徹底消除由于變壓器絕緣件受潮可能引起主變壓器出現(xiàn)故障，根據(jù)相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，使用真空濾油機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫水、脫氣凈化處理，采用熱油循環(huán)法實(shí)現(xiàn)變壓器干燥處理，降低變壓器出現(xiàn)故障的概率，確保主變壓器可以正常運(yùn)行，提升電網(wǎng)可靠性。2個(gè)月后，技術(shù)人員對(duì)主變壓器進(jìn)行再次檢查，主變壓器絕緣油耐壓正常，變壓器運(yùn)行正常，無(wú)故障[3]。另外，技術(shù)人員為確保主變壓器始終維持正常狀態(tài)，積極建立主變壓器監(jiān)測(cè)檔案，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，構(gòu)建主變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)觀察主變壓器運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，確保主變壓器可正常使用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，主變壓器本體絕緣油耐壓降低的原因較多，不同原因?qū)е碌闹髯儔浩鹘^緣油耐壓降低需要采取相應(yīng)的處理措施，以確保主變壓器可以正常運(yùn)行。存在上述由于主變壓器油枕膠囊出現(xiàn)破裂及呼吸器硅膠異常導(dǎo)致的油耐壓降低，可以采取更換手段，確保主變壓器各零部件可以正常使用，確保主變壓器質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮玉輝，高超，代金良，等. 某核電廠主變壓器絕緣油中氫氣含量異常的分析與處理[J]. 變壓器，2020，57（9）：77-79.

[2]郭躍東，郭麗華，郭小嫻. 主變壓器本體絕緣油耐壓降低的原因分析及處理[J]. 電世界，2020，61（5）：34-35.

[3]薛倩. 機(jī)車主變壓器冷卻劑采用可降解絕緣油的可行性研究分析[J]. 鐵道機(jī)車與動(dòng)車，2021（3）：38-40.