一起110 kV主变总烃超值缺陷的处理

张健能，李春阳，劳锦富，王志刚，麦志彦

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

0 引言

变压器油是油浸式变压器的重要组成部分，主要起绝缘和冷却的作用，同时作为变压器内部缺陷信息的载体。通过定期对变压器油中的特征气体进行色谱分析，可以及时发现变压器内部的潜伏性缺陷。直流电阻测量是特征气体密切跟踪的主要项目之一，能及时发现绕组及引出线断股、有载分接开关接触不良、主变各导电回路连接处接触不良等缺陷，也是现场预防性试验以及维修时判断维修质量的重要依据。直流电阻值超标将导致变压器箱体内温度升高，影响变压器安全稳定运行。

某110 kV 变电站2 号主变定期油色谱分析时发现，变压器油总烃含量超标。停电后，对变压器绕组进行绝缘、电容、介损、直流电阻等试验，发现变高B 相绕组直流电阻相间相差过大。通过对变高套管、有载分接开关芯体及接线、绕组上下引线进行检查，由易到难缩小缺陷范围。对变压器复装测试后重新投运，密切跟踪运行情况，并进行大负荷测试。最后返厂检修，对缺陷进行进一步检查与处理。

1 存在问题

该变电站2 号主变压器为2009 年生产，11 月份投运，配备真空有载开关。

按照南网电力设备检修试验规程的规定，运行中的变压器油中总烃含量达到150 μL/L 及以上时应引起注意。

2019-10-24，在对2 号主变本体绝缘油进行色谱分析时，发现试样总烃含量超过该注意值。10月29 日重新取油测试，试样总烃含量仍超过注意值，且数据稳定。

根据该主变检修试验台账检查结果，该主变2016 年11 月进行过一次主变本体预试试验，试验结果合格，未发现异常情况；同月对该主变进行过有载开关检修，未对主变未进行过大修。

2 初步分析

根据南网电力设备检修试验规程，主变本体绝缘油色谱总烃超出注意值应查明超注意值的原因，安排每半月进行一次油色谱跟踪试验和主变铁芯电流测试，并安排变压器停电试验。停电检修试验前，历次油色谱试验各特征气体含量数据见表1。

从表1 可知，2018 年11 月油色谱分析中的C2H4，C2H2等特征气体含量，与前一年相比有明显增长，特别是C2H2含量从0 变为0.23 μL/L，因此，断定缺陷出现在2017 年11 月至2018 年11月。2019 年10 月油色谱分析中C2H4, C2H6等含量，与2018 年11 月相比，进一步增加，说明缺陷进一步发展。2019 年10 月以后，油色谱各气体含量基本稳定，无明显增长，总烃含量除2 次低于150 μL/L 外，其余均大于150 μL/L，在142 ～164 μL/L 波动，说明在发现总烃含量超标至停电检修这段时间，变压器缺陷未再进一步发展。

表1 2 号主变本体油色谱数据 μL/L

根据DL/T 722—2014《变压器油中溶解气体分析判断导则》中的三比值法缺陷类型判别方法，2019 年10 月以来，C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6的编码均为022，对照缺陷类型表，初步判断2 号主变内部存在高温过热性缺陷(高于700 ℃)，变压器内部可能存在开关接触不良、引线夹件螺丝松动或接头焊接不良、涡流引起铜过热、铁芯漏磁、层间绝缘不良等缺陷。

3 停电试验与检修

2020-01-08，对2 号主变进行停电处理，排查2 号主变总烃超出注意值的原因。

3.1 主变本体试验

对2 号主变进行本体试验，试验项目包括：

(1) 低电压空载、小电流负载试验。

(2) 绕组电容与介损测量。

(3) 绕组直阻测量。

(4) 各绕组、铁芯、夹件绝缘试验。

根据2 号主变本体试验报告，负载试验、绕组电容与介损、绝缘电阻测量均合格；在对2 号主变变高绕组直流电阻数据进行分析时发现，B 相绕组直流电阻与A，C 相直流电阻相差偏大。差值为3～4 mΩ，且不同档位偏差基本相同，11 档时直流电阻最大相差最大，为1.75 %；1 档时直流电阻最大相差最小，为1.25 %；2 号主变变高B 相绕组直流电阻异常可能是导致油色谱中总烃含量超标的主要原因。

综合2 号主变变高B 相绕组、有载开关接线情况及现场实际，发现可能影响主变变高绕组直流电阻的位置主要有主变变高套管端部接线、套管导电头下端、绕组、绕组上下引线接线、有载开关、有载开关接线等，但应不涉及调压绕组部分。

经研究分析，决定采用由易到难、由外到内的策略，对2 号主变变高绕组直流电阻异常原因开展排查，逐步缩小缺陷范围，具体步骤为：

(1) 套管将军帽、导电头检查。

(2) 有载开关切换芯及油室接线柱检查。

(3) 从有载开关旁的人孔进入，检查有载开关接线是否存在接触不良等情况。

(4) 检查主变变高B 相绕组上下尾端两个引线接头是否存在接触不良。

3.2 主变变高B 相套管检查

2 号主变变高套管将军帽加装了防雨罩，为了排除套管将军帽影响，拆除B 相套管端部的将军帽及防雨罩，再次进行直流电阻测量，发现A，C相直流电阻减小，B 相直流电阻略增大。

重新装回B 相将军帽后，B 相直流电阻略微减小，故推测为导电头螺纹电阻的影响，但三相绕组直流电阻最大相差增大，达6 %～8 %，意味着将军帽拆除复装后，该主变变高三相绕组直流电阻最大相差增大了。

为检查套管导电头与引线的接触情况，吊起变高B 相套管，对导电头与上引线冷压接头两端进行测试，接触电阻4 μΩ。同时从导电头下端对B相绕组进行直流电阻测量，直流电阻基本不变，排除高压侧套管导电头与引线的接触电阻异常，于是更换套管密封圈后，复装回B 相变高套管。

3.3 有载开关吊芯检查

对有载开关油室排油，并将有载开关调至9 档，然后吊出有载开关芯体，检查切换开关接线及引线，良好无异常。

测量开关油室壁触头到套管导电头之间的直流电阻，A，C 相均约为212 mΩ，B 相约为230 mΩ，各相直流电阻上下分接数据对称，排除有载开关的切换开关问题，于是复装有载开关。

排出主变本体油，从人孔进入主变本体，检查调压绕组引线与有载开关接线柱接线，未发现异常。测量三相极性转换开关接线柱至B 相变高套管头的直流电阻，A，C 相约为212 mΩ，B 相数据不稳定，约为230 mΩ。

剥离B 相绕组有载开关侧引线耳上的绝缘纸，测量引线耳上端至B 相变高套管的直流电阻，电阻值仍约为230 mΩ。于是重新包裹B 相线耳的绝缘纸，封闭人孔。

3.4 绕组上下出线接头检查

拆除B 相套管和升高座，从升高座安装孔进入主变本体内部，拆除绕组线圈接至变高套管的上尾端引线，绝缘包裹，检查接头情况，发现接头已受热发黑。

测量接头下端至中性点套管的直流电阻为224 mΩ，有所减小，但与A，C 相仍有差异。

用压模重新压紧接头，测量接头直流电阻为8 μΩ。测量B 相套管至中性点套管之间的直流电阻，约为224 mΩ。

由于线圈下尾端引线(至切换开关)接头位置过低，空间有限，现场无法进行检查和处理。

进入主变本体，对本体内铁芯、夹件外观等进行检查，均无异常，并且油箱底部清洁，无杂物。

3.5 缺陷定位

受现场条件限制，无法再对B 相直流电阻异常情况进一步检查处理，根据2 号主变变高各相绕组的直流电阻上下分接数据的对称性，及上述对变压器内部的检查和测试，可以推断有载分接开关、分接引线和调压绕组及绕组上尾端引线不存在问题，缺陷可能位于B 相变高线圈下尾端或内部。

3.6 复装测试

对2 号主变复装，并按抽真空、热油循环等变压器检修工艺要求进行处理。修后对主变变高各相绕组直流电阻进行测量，B 相与A, C 相绕组直流电阻各档位最大相差范围为4%～6%，仍超出规定注意值。

3.7 带缺陷复电测试

由于春节前后负荷较低，综合分析变压器可在负荷增长前坚持运行。于是先安排变压器投运，并准备更换新主变。

送电后，按南网检修规程对中变压器大修后，在修后1 天、4 天、10 天和30 天时分别进行油色谱试验，之后1 个月进行一次油色谱跟踪试验，试验结果显示数据一直稳定在较低的范围。

与3 月以后油色谱分析结果相比可知，在大负荷测试之前，由于主变负荷较轻，油中各气体含量均在正常范围内，且比较稳定，故未呈现增长趋势，具体分析可参考表2。

表2 复电后部分时间节点油色谱分析 μL/L

3.8 大负荷测试

2020-05-17，2 号主变带全站负荷进行大负荷测试。受天气影响，本次测试的负荷只有44 MW，从表2 可知，次日油色谱试验数值基本无变化。5月21 日，再次对2 号主变进行了带全站负荷测试，负荷达到60 MW。

5 月22 日，主变油色谱分析中各气体含量均明显增加，总烃含量比18 日增长了20.48 μL/L，说明负荷较大时，缺陷点发生局部过热，致使变压器油或固体绝缘裂解加剧。

第2 次大负荷测试一周后，再次进行油色谱分析，可知，油中各特征气体含量进一步增加，主变需要返厂检修，找出缺陷原因并处理。

3.9 返厂检修

主变返厂后吊罩检查，在剥开主变变高B 相绕组下尾端与引线压接位置的绝缘纸后，发现内层绝缘纸严重发黑碳化。绕组下尾端自粘换位导线及压接套筒内自粘换位导线缩醛漆漆膜未按工艺要求处理干净，仍有残留。

对主变变高B 相绕组首尾端压接头进行更换，清理导线漆膜。为进一步彻查缺陷，对主变绕组所有压接头进行检查，检查是否存在未按工艺要求清理漆膜的问题，并进行接触电阻测量。检修后对器身进行烘干，并按照新变压器工艺重新压紧。

根据返厂检修结果，2 号主变变高B 相绕组发生直流电阻超标缺陷的原因是主变绕组上、下尾端压接套筒内自粘换位导线缩醛漆膜未按工艺要求处理干净，导致压接后金属接触面积不满足要求，在较重负荷的运行情况下，压接处异常发热，进一步引起金属氧化及接触电阻持续增大。

4 结束语

经分析研究，按照从易到难、从外到内的方案，对主变统一展开缺陷排查。结合检修和历次油色谱分析结果，以及针对主变的大负荷测试，判断缺陷严重威胁主变安全运行，随后安排主变返厂检修，对缺陷彻底排查处理。此次变压器油色谱缺陷跟踪、排查方法，可为同类问题处理提供参考。