500 kV变压器含气量超标分析及处理

王 方，杜 伟

（1.中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司检修试验中心，广东 广州 511400；2.中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司惠州蓄能水电厂，广东 惠州 516100）

500 kV变压器含气量超标分析及处理

王 方1，杜 伟2

（1.中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司检修试验中心，广东 广州 511400；2.中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司惠州蓄能水电厂，广东 惠州 516100）

变压器绝缘油含气量指标对大型变压器正常运行起着至关重要的评价作用。通过对广东某水电厂500 kV

变压器含气量超标的分析及处理过程介绍，提出在主变油回路消缺或检修工作中应注意的问题和相应的建议。

变压器；绝缘油；含气量；超标

对于大型变压器，若绝缘油含气量过高，会引起绝缘油局部放电，并加速变压器的绝缘老化进程。广东某水电厂共有4台500 kV主变，在专业巡维工作中，发现1号变压器的在线监测仪显示绝缘油中气体含量偏高，近半年来含气量趋势变化比较快，将油样送至广东中试所检验，图1为该变压器2013～2015年的主变油色谱分析气体组成成分浓度趋势图。最近一次的气体色谱分析报告见表1，测试含气量结果为3.72%，依据Q/CSG 114002-2011《南网2011版电力设备预防性试验规程》，该含气量值超标。

图1 1号变压器色谱分析气体组成成分浓度趋势图

表1 1号变压器绝缘油色谱试验气体组分浓度表

1 原因分析

根据GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。不同故障类型产生的

主要特征气体和次要特征气体可归纳为表2所示。

表2 不同故障类型产生的气体

由表2知，该变压器油中CO、CO2含量较高的原因可能为：变压器发生内部油和纸过热、油纸绝缘中局部放电或油和纸中电弧时，引起主变内部固体绝缘热分解，导致CO、CO2含量明显增高；另也可能不是设备故障造成的，空气通过各种途径渗到变压器本体油中，导致设备内部固体绝缘材料的老化过程加快，CO、CO2含量增高。

（1）当设备内部发生放电、电弧、过热性故障时，由于局部温度较高，可导致热点附近的绝缘物发生热分解而析出气体，这些故障产生的特征气体主要是甲烷、乙烯、乙炔，同时会产生较多的CO、CO2。

《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中对CO含量正常值提出了参考意见。具体内容是：开放式变压器CO含量的正常值一般应在300μL/L以下，若总烃含量超过150μL/L，CO含量超过300μL/L，则设备有可能存在固体绝缘过热性故障；若CO含量虽超过300μL/L，但总烃含量在正常范围，可认为正常；但对于密封式变压器，溶于油中的CO含量一般均高于开放式变压器，其正常值约800μL/L。由表1及图1知，该变压器油中CO含量在正常值范围内，且总烃含量及变化趋势正常，因此排除主变发生内部故障的可能性。

（2）正常运行中的设备内部绝缘油和固体绝缘材料由于受到电场、热度、湿度及氧的作用，随运行时间而发生速度缓慢的老化现象，除产生一些气态的劣化产物外，还会产生少量的氧、低分子烃类气体和碳的氧化物等，其中碳的氧化物CO、CO2含量最高（这主要是由于从空气中吸收的CO2、固体绝缘老化及油的长期氧化形成CO和CO2的基值过高造成的）。由图1知，变压器正常运行下产生的CO、CO2含量随设备的运行年限的增加而上升，说明变压器内固体绝缘材料逐渐老化。

油中CO、CO2含量与设备运行年限有关，CO2含量变化的规律性不强，对于CO的产气速率，国外有人提出与运行年限之间关系的经验公式为：

CO μL/L（ ）=374 1g（4Y）

式中Y表示运行年限，单位为年，该式适用于一般密封式变压器。该水电厂4台主变至今已运行8年，计算得CO的产气速率约为562.93 μL/L。由表1知，1号变压器最近的油色谱分析中CO浓度为602.63 μL/L，该值高很多。说明由于某种原因导致1号变压器内部固体绝缘材料的老化过程突然加快，CO、CO2含量增高。

翻查1号变压器历史定检、临检及消缺报告，发现该变压器在2015年5月曾经更换过冷却器密封，当时的工作是关闭冷却器系统与主变本体相连的阀门，将冷却器系统单独隔离出来进行排油、更换密封、注油、循环滤油及回装冷却器工作。因冷却器个别阀门从设计上不具备抽真空的条件，当时注放油过程中可能有部分溶解在油中的氧气未抽尽，导致变压器带电后短期内老化速度加快，产生较多CO、CO2。由图1知，该变压器在2015年5月后，CO、CO2含量增速很快。针对此种情况，处理方法是将变压器本体及冷却器进行循环滤油脱气直到油化验结果合格。

但也不能排除变压器有渗漏点造成空气渗入变压器油中，必须停电对变压器可能存在的渗漏点进行检查，如果排查无渗漏油现象，就可对主变进行循环滤油脱气处理。

2 故障排查及处理

停电后对变压器本体进行了如下检查：

（1）检查变压器本体法兰、阀门、箱沿、油管等密封连接处螺栓均紧固，无渗漏油痕迹；

（2）检查主变高压套管升高座、油箱等焊接部位无漏油迹象；

（3）检查冷却器阀门、油管无渗漏油迹象；

（4）检查储油柜相关阀门和法兰密封面均无渗漏油迹象。

经过检查，发现变压器本体无渗漏油点，对主变进行循环滤油脱气处理，后续观察含气量变化。

该变压器内部已充满变压器油，无法对器身进行抽真空处理，因此采用专用滤油机对变压器油采取循环真空过滤的方式进行脱气处理。在滤油过程中，为防止瓦斯继电器随油压变化频繁动作而损坏，在瓦斯继电器试验按钮处加装一临时支撑杆，以保持瓦斯继电器内干簧管保持打开状态。脱气过程质量监督依据Q/CSG 114002-2011《南网2011版电力设备预防性试验规程》，滤油结束后静置3 d，取油化验检油质合格，脱气处理前后变压器油试验数据如表3所示。

表3 脱气处理前后变压器油试验数据表

3 结论

绝缘油含气量指标对500 kV变压器的安全运行至关重要，对含气量超标的变压器应尽量停电查找漏点并进行真空脱气处理。今后对主变本体或者冷却器进行油回路的消缺或检修工作时，若有排油注油工作，不能单独个体油回路进行抽真空，应当对主变及冷却器整体进行循环滤油抽真空，确保变压器绝缘油油质合格。

［1］Q/CSG 114002-2011南网2011版电力设备预防性试验规程［S］.

［2］GB/T 7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］.

［3］钱旭耀.变压器油及相关故障诊断处理技术［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［4］余国刚，丁国成，陈庆涛，等.一起500 kV主变压器油色谱异常原因分析与处理［J］.变压器，2011，48（1）：63-66.

［5］温念珠.电力用油实用技术［M］.北京：中国水利水电出版社，1998.

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1672-5387（2016）07-0063-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.021

2016-04-21

王 方（1984-），女，工程师，从事水电厂电气主设备检修工作。