一起500 kV变压器油含气量超注意值原因分析

张新忠

（广东电网有限责任公司东莞供电局试验研究所，广东 东莞 523000）

对不同电压等级的变压器，其油中总气量有不同的要求，一般500 kV及以上变压器油含气量指标要求投运前不大于1%，运行中不大于3%。若运行中出现油中含气量异常，说明该主变出现密封性不良缺陷，应进行检查处理消缺。现通过一起500 kV变压器油中含气量超注意值实际案例，进行原因分析和处理。

1 500 kV变压器油的预试情况

2018 年5 月11 日，对500 kV 某变电站#3、#4、#5 主变进行正常预试周期的油中含气量取样试验，发现#4A、#4B、#5A主变本体含气量超出运行500 kV变压器油中含气量注意值≤3%的注意值。出现异常后，对主变的试验数据进行分析：某站#4A、#4B、#5A、#5B 更换胶囊前后含气量数据分析，见表1所示。

表1 更换胶囊前后含气量数据分析 %

某站#4A、#4B、#5A 含气量跟踪数据。#4A、#4B、#5A 含气量2018 年5 月11 日确认超标后，试研所缩短油试验周期为每周测试一次主变绝缘油含气量及油色谱，对主变运行情况进行跟踪，并将油色谱在线监测装置暂时退出运行。

数据分析：#4A、#4B、#5A主变2014年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 个百分点。在2017 年更换胶囊1.5 年后含气量增长较快，分别增长了4.052，3.580、4.560个百分点。#5B 虽然含气量未超标，但也符合这个规律。如果是在线监测装置的原因导致含气量超标，自从主变投运以来，在线监测装置的运行状态未发生变化，这两个阶段，含气量的变化差异不应如此之大。这也从侧面证明，含气量超标与在线监置关系不大（或者不是主要原因）。

在2018年10月16日测试中发现#3A、#3C含气量也超出注意值，除#4C主变含气量相对稳定外（该台主变在2015 年7 月21 日更换胶囊至今含气量为1.342%），另外#3B 及#5B 主变含气量也增长较快，接近3%注意值。

2018年5月19日将#4A、#4B、#5A相在线装置停用，关闭进出油阀，2018 年8 月28 日将#4A、#4B、#5A 相在线装置重新投入。期间各台变压器含气量总体呈缓慢上升趋势，在油色谱在线进出油阀关闭3 个多月期间，含气量仍然在增长，可证实主变含气量增长与油在线监测装置没有必然关联。

含气量增长变化先快后慢，从2018 年6 月至2022 年4 月，含气量增长速率较为缓慢，这是因为随着主变含气量的增加，空气在油中溶解度将会逐渐饱和，隔膜密封的变压器，在密封不好时，一般含气量为油的4%～6%。

2018 年10 月16 日变压器油色谱试验。从变压器绝缘油色谱数据分析，油中溶解气体含量正常，氢气及总烃含量较小，乙炔含量为0。3台主变油色谱试验数据正常，含气量超标的主要成分为氮气及氧气，为空气主要成分。说明变压器内部无故障，可排除含气量异常由变压器内部故障引起。

2 主变绝缘油在线装置检查

#3主变、#4主变、#5主变油色谱在线监测装置共9 台为某仪器股份有限公司于2014 年安装，此9台均为死油循环机型。死油循环机型从理论上可排除装置载气串入油路的可能性，理由如下：

死油循环机制发生在油气分离之前，主机此时未通载气，不存在载气串入油路中的可能。

主机开始做样之后主机回油电磁阀关闭不进行回油操作。所取油样直接排到废油桶中，载气通过放空口在主机内直接放空。

如果出现载气电磁阀失灵的情况，载气在1 周内就消耗完毕。不会出现载气压力成阶梯状下降，并且载气电磁阀打开之后会直接到放空口放空。

如果电路板问题造成流程紊乱，主机会响应报警机制，主机跳出流程，进入值守模式。不会造成载气或者油路反串。

如果二级稳压阀失控会造成流量过大，造成油路反串污染色谱柱。这种情况下主机会出峰异常，数据中断或者全灵，且会在进样口有明显油渍。2018年5月19日检查结果为进样口无油渍且主机数据正常。

油路循环和气路循环是两个独立的，即使载气电磁阀失灵也不会串到油路中进入变压器本体，载气会经过气路模块放空。

为了查明是否为所安装的绝缘油色谱载气串入导致。试研所和技术人员于2018年5月19日和10月16日进站对在线油色谱装置进行了检查。

载气压力检查情况。3 台主变在线监测装置载气均在正常消耗范围内，气路没有出现漏气情况。通过系统后台查询压力下降均成阶梯状，没有出现压力跳变的情况，目前3台设备在线色谱数据正常，运行稳定。

油路检查情况。对油路检查发现3 台绝缘油在线监测装置取油阀、回油阀以及取回油管连接处以及仪器内部油路连接处，没有发现渗油、漏油痕迹。管路密封良好。

回油油路气密性检查。拆除每台绝缘油在线监测装置连接到主变的回油阀，检查油管回油时气密性：回油阀打开之后没有明显的气体溢出，出油正常；拆开回油阀强制进行死油循环，油路中没有发现气泡；回油管内部油样较正常油样偏黄（如图1所示），其原因为进油管油路长度不足5 m，主机在做样前通过正常进油量就可以将进油管中死油体积排出，无须启动循环机制（一般油路超过30 m或者整个油路弯道过多导致油速过低，则会启动死油循环机制），该站在线监测主机从安装之后未有死油循环操作，回油管内油样长期未流动导致颜色偏黄，这从侧面证明不存在气体从回油管中串入变压器本体的可能性。

图1 样品油样（偏黄色下面3支为回油管油样）

油样数据对比分析。2018年5月19日分别在#4A、#4B、#5A主变本体中、下部取样口、在线监测回油阀及在线监测回油管循环出的油样分别取油样对比分析。由结果数据可知，#4A 变压器本体中、下部取样阀的油样、在线监测回油阀本体油及在线监测回油管循环出的油样含气量测试结果相差不大，#4B 及#5A 在线监测回油管含气量比相应变压器本体中、下部取样阀及在线监测回油阀本体的油样稍大，分析为回油管油流速较慢（呈快滴状），没有形成稳定的油流，导致取样时间偏长，油样与空气接触时间较长导致。

验证性检查。为了查明是否为所安装的绝缘油色谱载气串入导致。2018 年10 月16 日试研所和在线监测装置厂家技术人员进站对在线油色谱装置进行了检查。

抽取#4A 油在线监测装置，要求厂家拆开装置废油箱连接管路，并启动装置正常工作，观察油路电磁阀工作情况，发现装置工作后废油排到废油箱，不会回到主变，证明装置工作正常。另还将取样电磁阀逆向导通（气体反串）进行排查，采用捏球反向施压，结果压力无变化，证明不存在气体反串可能，排除在线监测装置将载气带回主变导致含气量升高的可能。综上所述，基本排除引起3 台主变含气量超标与在线油色谱装置有关。

3 变压器油含气量超标的处理方案

为解决设备密封不严引起的变压器油含气量超标问题，在本次事故处理过程中先将#4A、#4B 及#5A主变回油阀关闭，油在线监测装置循环方式改为直排，再进行二次监测，观察是否仍存在含气量超标问题。

若试验结果正常，则本次问题是由抽真空不到位造成，在变压器停运检修期间重新按要求抽真空即可。

若含气量仍超标，则可能是由于漏点导致，特别是在油枕各部件（如旁通阀、胶囊）存在密封不良。处理过程中应检查主变漏点，采用带油补焊法、二组分堵漏胶，使主变漏点焊接封堵严实。若为主变密封垫或其他组件不合格造成漏点，则应更换新的装置。处理完成后应对其进行抽真空试验和油色谱在线监测，确定无问题后方可重新投入使用。

4 结束语

正常运行的变压器油中溶解气体主要是氧气和氮气，它们都来自空气在油中的溶解。油中总含气量和氧氮的比例与变压器的密封方式、油的脱气程度、注油时的真空度等因素有关。在变压器油含气量超标时，应利用色谱试验检查超标情况，并配合验证性试验，逐一排查，直至确定根本原因并处理，以提升变压器运行的安全性、可靠性和稳定性。