500kV变压器油中含气量异常跟踪分析和处理

许家凤 张伟平 廖肇毅 张新忠

摘要：电力变压器的正常运行是电力系统安全可靠经济运行的重要保障，必须最大限度的防止或减少变压器故障和事故的发生。检测变压器油中含气量能够监测变压器的绝缘情况和箱体的密封性能，分析其气体组分和产气速率可以判断变压器的故障现象和故障性质。本文主要简述一起500kV变电站9台变压器油中含气量异常跟踪分析及含气量超标处理，查明原因并对主变开展检修处理，在处理后加强跟踪试验，全面保障电力变压器安全可靠运行。

关键词：变压器油;含气量;超标处理

引言

电力变压器的正常运行是电力系统安全可靠经济运行的重要保障。检测油中含气量能够监测变压器的绝缘情况和箱体的密封性能，分析其气体组分和产气速率可以判断变压器的故障现象和故障性质。充油电气设备的潜伏性故障所产生的可燃性气体大部分会溶解于油中。随着故障的持续，这些气体在油中不断的累积，直至饱和甚至析出气泡，故油中故障气体的绝对含量及其累积程度是诊断设备故障与其发展情况的一个有效判断依据。油中含气量是指氧气、氮气、一氧化碳和二氧化碳含量的总和，主要是氧气和氮气含量（包括少量氩气），它们都是来源于空气对油的溶解。油中含气量与设备的密封方式、油的脱气程序等因素有关。一般开放式变压器油中空气是饱和的，总含气量约为10%左右;隔膜密封的变压器则根据其注油、脱气方式与系统严密性而定，状况良好时，油中总含气量能维持低于3%，目前国内多数隔膜保护变压器不是全密封结构，一般总含气量为3%～8%;少油设备如互感器、套管等由于在制造过程中经过真空处理和真空浸油，其总含气量一般应低于3%，但也存在因密封不严使其总含气量在3%～6%之间。GB/T7595-2017《运行中变压器油质量》中要求500kV变压器在运行中油中含气量小于等于3%。

1设备概况

某500kV变电站#3、#4、#5主变压器（以下简称主变），共计9台500kV单相变压器，型号均为ODFS-334000/500，为特变电工衡阳变压器有限公司2014年1月生产的变压器，于2014年6月27日投运，绝缘油为克拉玛依25号变压器油。自正式运行起，在2015年4月15日发现#4主变C相因胶囊破裂导致油中含气量超标，7月更换胶囊进行含气量超标处理。之后相继发现#3主变三相、#5主变C相油中含气量异常，在2015年7月至2018年3月期间陆续更换9台主变出厂时的原厂胶囊。更换胶囊运行一段时间后，先后发现#4主变A、B相、#5主变A相、#3主变A、C相油中含气量异常，油中含气量已超过3%。

2原因分析

#4主变A、B相、#5主变A相油中含气量于2018年5月11日确认含气量超标后，缩短预试周期对主变油中含气量进行跟踪。从变压器绝缘油色谱数据分析，三台主变的油中溶解气体含量正常，氢气及总烃含量较小，乙炔含量为零，变压器内部无故障发生，可排除含气量异常由变压器内部故障引起。分析#4主变A、B相、#5主变A相这三台主变在更换原厂胶囊前后的含气量数据，发现在2014年主变交接试验两年后含气量增长较慢，分别增长了0.407%、1.265%、1.725%，在2017年更换胶囊经运行一年半时间后含气量增长较快，分别增长了4.052%，3.580%、4.560%。同时也对#5主变B相在更换胶囊前后的含气量数据分析对比，也符合更换胶囊前含气量增长缓慢、更换胶囊后增长较快这个规律。从168天的三台主变跟踪期内的试验数据分析得到含气量增长变化先快后慢，后期含气量增长速率较为缓慢，可能是随着主变含气量的逐渐增长，空气在油中溶解度逐渐达到饱和状态，隔膜密封的变压器在密封不好时一般油中含气量在4%至6%之间。

经上述分析，判定含气量超标的原因可能是设备密封不严进入空气所致.主变本体可能存在漏点，特别是在油枕各部件，如旁通阀、胶囊处存在密封不良，或者主变在真空注油时，没有将里面气体完全排凈，如散热器、升高座排气孔等，内部残留气体导致含气量逐渐升高。

3检修处理

3.1#4主变检修情况

2018年11月对#4主变开展含气量超标处理，发现#4主变A相的胶囊与油枕固定处有一颗螺丝明显渗油，拆开胶囊与油枕连接面，发现胶囊与油枕连接处密封胶圈存在安装错位及严重变形，分析为外界空气通过密封胶圈与固定螺丝的缝隙进入变压器油枕与变压器油接触导致含气量超标，同时#4主变B相发现胶囊与油枕固定处也有一颗螺丝有明显渗油，检查情况与原因分析与#4主变A相一致。#4主变C相未发现漏点，2015年更换胶囊后油中含气量一直未超标。

3.2#5主变检修情况

2019年1月对#5主变A、B、C三相油中含气量超标漏点进行排查，

通过油压、气压检漏，发现胶囊与油枕连接法兰面存在漏点，拆除胶囊后检查发现胶囊与油枕连接法兰面密封圈存在紧固过度及变形现象。在加压试漏过程中，顶盖22颗定位孔焊接口位置出现了11处渗漏油，采取对各定位孔上下各增加蒙板覆盖并于顶盖焊死的方式，对箱盖上箱沿共22个定位螺丝孔进行清洁、打磨及焊接工作。

3.3#3主变检修情况

2019年4月对#3主变A、B、C三相的油中含气量超标漏点进行排查，通过油压、气压检漏，发现胶囊与油枕连接法兰面存在漏点，但在加压试漏过程中，顶盖定位孔焊接口位置未出现渗漏油，同样采取#5主变处理方式，对各定位孔上下各增加蒙板覆盖并将顶盖焊死。

4处理后含气量跟踪分析

油中含气量超标处理后的#3、#5三相主变油中含气量增长趋势均较为平稳，判定为运行正常。#4主变在2018年11月含气量超标处理后，2019年5月测得A相含气量增长至1.401%，增长略快，分析其油中气体主要为O2及N2，且O2/N2比值约为0.25，与空气成分比例大致一致，初步判断原因可能为#4主变A相油中含气量处理不彻底，进入空气，跟踪测试#4主变B相油中含气量趋于稳定。

5结语

变压器油中含气量直接反映其绝缘情况及箱体密封性能，油中含气量

超标对变压器运行安全的潜在风险与造成超标的原因密切相关。油中含气量超过注意值，氧气含量较高，且油中其他特征气体正常以及电气试验正常时，应考虑变压器的密封情况，检查呼吸器和密封胶囊等附件的密封性。应提高变压器设计工艺，在交接验收环节特别注意检查主变外壳、油枕等安装工艺，并检查套管、散热器、升高座等排气是否充分。在新安装及检修后脱气和排气也应彻底。在运行中应加强维护与试验跟踪，有助于及时发现设备存在的缺陷，防止进一步发展为设备事故，保障变压器安全可靠运行。

参考文献：

[1]GB/T7595-2017[S]，《运行中变压器油质量》.

[2]王波.500kV变压器油中含气量超标的分析与处理[J].云南水力发电，2018（4）：117-120.

[3]王瑞珍，胡然.变压器油中含气量超标原因及风险分析[J].湖北电力，2015（10）：39-41.

作者简介：许家凤（1987-），女，工程师，硕士，主要从事电气试验研究。