全密封式电力变压器瓦斯保护动作及渗漏油故障研究与治理

冯 乐

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林719319）

1 动力变故障情况及设备概况

1.1 动力变故障现象

陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司有4台低压10/0.4 kV动力变压器在运行过程中出现瓦斯保护频繁动作和顶部渗漏油的现象，特别是在夏季高温季节，此类故障现象更为明显，这4台变压器分别是1#、2#、3#聚合变和2#蒸发变。

1.2 动力变运行参数及结构特点

化工分公司这4台变压器是S9-M系列全密封式电力变压器，与普通S9系列电力变压器最明显的特征就是没有外接储油柜，且变压器整体高度和体积较同容量普通外接储油柜的变压器略小，此类型变压器是在普通外接储油柜变压器的基础上改良后的新型产品。此类型号的变压器最大的特点是油箱壁采用波纹片组成，变压器油升温体积膨胀时，油箱壁波纹片被压缩；绝缘油降温体积收缩时，油箱壁波纹片在大气作用下自行伸长，其波纹片是一个膨胀体，容积可随变压器油温的变化而产生膨胀与收缩。全密封电力变压器就是依靠波纹片本身的弹性膨胀来补偿变压器温度变化所引起的箱内压力变化的。动力变运行参数见表1。

表1 动力变运行参数统计表

1.3 变压器预防性试验数据

（1）变压器电阻试验数据（见表2）

表2 变压器直流电阻和绝缘电阻试验数据表

（2）变压器油样色谱分析试验数据（见表3）

表3 变压器油样色谱分析试验数据表

从以上变压器的直流电阻、绝缘电阻、油样色谱分析等试验数据判断这4台变压器的绝缘合格，不影响正常运行，同时也排除了变压器因内部故障导致瓦斯保护动作的这个因素。

2 动力变瓦斯保护动作原因分析

（1）全密封电力变压器“三合一”型保护装置瓦斯继电器动作灵敏

全密封电力变压器采用压力释放和轻、重瓦斯“三合一”型多功能保护装置对变压器本体进行保护，它对油位的变化较为敏感，当瓦斯气体继电器内的油位下降至距底面大约1 cm时便会引起瓦斯继电器接点闭合，瓦斯保护相应动作。全密封电力变压器虽然有一定的优点，但不适合温差变化较大的严寒地区，因为波纹片油箱的补偿体积相对较小，在温差变化较大的北方严寒地区，变压器油位也随之变化较大，特别是在冬季油位降低后极易引起瓦斯保护动作。

（2）变压器波纹油箱收缩性能降低导致冬季缺油，变压器油位降到气体继电器以下，造成轻瓦斯动作

1#、2#、3#聚合变和2#蒸发变由陕西铜变实业股份有限公司生产制造，这4台全密封电力变压器从2003年运行至今已经接近18年之久，其波纹油箱的收缩性能随之降低，进入冬季后气温较低，加之全密封电力变压器本体没有外界储油柜的及时补偿功能，变压器油位下降幅值相对较大，经常出现缺油现象，当变压器油位降到气体继电器以下时，便会引起瓦斯继电器接点闭合而出现轻瓦斯保护动作告警的现象。据统计，化工分公司变压器出现频繁瓦斯保护动作告警主要集中在冬季，例如3#聚合变在2019年12月11日、12月31日出现了轻瓦斯告警，2#蒸发变在2019年12月4日出现了轻瓦斯告警，电气人员在对变压器进行补油后恢复正常。

3 动力渗漏油故障原因分析

（1）波纹油箱收缩性能降低，箱盖垫子老化、密封不严

全密封电力变压器内部与外部完全隔绝，主要依靠波纹片的膨胀和收缩性能，通过改变油箱内部体积大小来调节和适应环境温度变化引起变压器油体积变化的。在冬季给变压器加油后，到了夏季高温季节，变压器本体油体积膨胀，由于其波纹片油箱收缩性能的降低，无法及时调节变压器油箱内的压力，导致变压器油箱内压力增大，加之变压器运行时间较长，其箱盖密封垫子的老化，在夏季高温季节极易导致变压器渗漏油情况的发生。

（2）变压器箱盖上的油位表、套管等密封不严

变压器箱盖上的油位表、套管等如果出现密封不严的现象，变压器油箱内将与外接大气相通，波纹片的膨胀与收缩性能也会大大降低。在冬夏季节温度变化时，遇冷油位下降而产生缺油，遇热时油位又会上升，导致油位表、套管等密封不严处发生渗漏油的现象。

4 动力变瓦斯保护动作及渗漏油故障治理措施

4.1 根据油位表指示及时进行补油或放油

鉴于全密封电力变压器对环境温度变化较为敏感，必须在冬夏季节，按照油位表指示及时对变压器进行补油或放油，确保变压器油位处于正常位置。需要注意的是，在夏季变压器出现低油位时，一定要准确判断。因为随着夏季环境温度的增高，变压器内部会有残留的气泡不断地溢出，使油位计内油面随着气压的上升而受压下降造成油位面不可见。对于上述情况，应先将油位计顶部放气塞缓慢松开进行排气，注意油面是否上升，如果油位面上升到可见时，则证明变压器不缺油；如果油面没有上升，则证明变压器缺油，再进行补油。

4.2 变压器注油不得超过油位指示上限，以免造成波纹油箱波纹弹性芯体变形损坏

给变压器注油时，一定不得超过油位指示上限，如果将变压器油加满超过上限，当变压器运行温度上升后，变压器油体积随之增大，会使波纹油箱波纹弹性芯体长期受压而变形损坏。波纹油箱工作原理类似于弹簧，在弹性限度内，波纹片可以持续收缩而无损伤，但是一旦因外力作用超出其弹性限度，便会造成波纹弹性芯体变形而损坏，导致变压器波纹油箱的收缩性能大大降低。

4.3 更换变压器箱盖、高低压套管密封垫子，确保变压器渗漏油处密封严密

现场观察发现，变压器渗漏油的部位主要集中在变压器的箱盖和高低压套管处，通过紧固螺丝是不能彻底解决渗漏油问题的，因为变压器使用时间较长，变压器箱盖、高低压套管密封垫子已经失去弹性，只有更换新的垫子才能彻底解决变压器渗漏油的问题。

4.4 给变压器增加外接储油柜，增大变压器本体油箱补偿性能

通过以上处理措施只能减少全密封电力变压器冬季低温缺油后瓦斯保护动作的次数，缓解变压器夏季高温后出现的渗漏油现象。要彻底解决以上问题，就要从根本上解决变压器波纹油箱补偿性能不足和变压器箱盖和套管密封垫子老化的问题，如果得不到彻底解决，变压器在运行过程中会存在以下风险，一是当变压器瓦斯保护动作后，影响变压器故障原因的判断和查找，如果误把变压器内部故障诊断为变压器缺油引起的误动作，那么送电后将导致变压器内部发生更为严重的短路故障。二是当变压器缺油后，变压器本体油箱内因缺油而形成负压，如果变压器箱盖和套管密封不严，空气将直接通过密封不严处进入变压器内部，导致变压器油直接和空气接触，致使变压器油绝缘性能降低，最终导致变压器内部线圈绝缘击穿，造成变压器短路烧毁事故。

给变压器增加外接储油柜后，无论是在冬季或者夏季，变压器本体油箱内油体积的膨胀和缩小将直接由外接储油柜内的油进行补偿，变压器本体油箱不会存在缺油的现象，且变压器本体油箱内一直处于正压状态，外接储油柜和外界空气通过呼吸器内硅胶的干燥和过滤后保持正常的呼吸，也不会导致变压器油进水。

综上所述，治理化工分公司4台低压10/0.4 kV全密封电力变压器瓦斯保护频繁动作和顶部渗漏油现象的根本措施有两点：一是给变压器增加外接储油柜，增大变压器本体油箱的补偿性能；二是更换变压器箱盖、高低压套管密封垫子，确保变压器本体密封严密。