750kV变压器油色谱超标问题分析

柴雨峰

身份证号码：65010519740902xxxx

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。自2005年750kV兰州东-官亭示范工程投运以来，西北地区750kV电网快速发展，目前西北地区陕甘宁青新等五省区已初步形成了750kV主干网架。750kV主设备的运行可靠性对电网的安全稳定具有重要的意义。本文中笔者介绍了一起750kV主变压器在运行1年后，油色谱中检测出乙炔的故障。解体后发现故障原因为金属异物进入变压器本体。

关键词：750kV变压器；油色谱；超标问题分析

引言

本文中作者分析了一起750kV变压器油色谱超标故障，介绍了故障情况、设备数据和检查情况，给出了检查方法和相关建议。

1设备基本情况

750kV2号主变压器型号为ODFPS-700000/750，额定容量为700000/700000/233000MVA，额定电压：765/3姨/（345/3姨±2×2.5%）/63kV，联结组别：Ia0i0（YNa0d11），出厂日期为2014年4月，投运日期为2015年5月17日。2016年5月，2号主变停电首检，各项试验结果均满足国家电网公司企业标准规定国标DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》和Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》的规定。

1.1第一阶段（2016年7月31日~2016年12月14日）

2016年7月31日，变电站运维人员通过在线监测系统首次发现2号主变C相油中出现乙炔，含量为0.28μL/L；立即离线取样复测，乙炔含量为0.03μL/L，随后缩短油中溶解气体的监督周期。8月25日，该变压器乙炔含量达到1.83μL/L，首次超注意值1μL/L。变压器内部缺陷呈快速劣化迹象。依据DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，采用特征气体法判断，该设备中存在火花放电，不危及固体绝缘。放电位置可能出现在屏蔽环、屏蔽罩、铁心、磁屏蔽等处。现场检查发现潜油泵运行正常。油色谱在线监测装置显示乙炔含量数据在1.3μL/L~1.6μL/L范围内波动，无异常变化。对该变压器进行带电检测，三相红外测温横向对比无异常，且无局部温度过热点；铁心对地电流80mA~83mA，满足标准中小于100mA的要求，夹件对地电流232mA~242mA（无绝对值要求），三相横向比较无异常；局放带电检测未发现异常。

1.2第二阶段（2016年12月27日~2017年5月23日）

2016年12月底至2017年3月底，该变压器乙炔含量从1.9μL/L，最高增至2.55μL/L（2017年3月1日），并最终稳定在2.34μL/L左右。2017年3月9日进行局部放电带电检测，发现2号主变C相低压侧存在间歇性异常放电信号，以100Hz频率重复出现，但最大超声信号原始幅值为39.5μV，小于警戒值300μV，A、B相未发现异常放电信号。2号主变C相油中溶解气体中在此阶段，只有乙炔单气体出现异常增长，分析认为变压器内部存在低能火花放电。绝缘恢复后，放电不再持续，因此乙炔产生后含量基本处于稳定趋势，无主绝缘缺陷，可继续监督运行。火花放电属于低能量放电，放电能量较小，总烃含量不高，特征气体主要为H2和C2H2。火花放电除了产生烃类气体外，如果固体绝缘材料介入，会产生CO和CO2。当H2和CH4快速增长，同时C2H4也紧接着出现时，则变压器就会有由低能放电发展到高能放电的可能。

1.3第三阶段（2016年6月6日~2017年6月20日）

2017年6月6日，该变压器乙炔含量为3.83μL/L，再次出现快速增长，较前次离线油色谱数据（5月23日含量为2.34μL/L）增大1.49μL/L；随后，油中乙炔含量持续增长，6月19日，乙炔含量达5.6μL/L。第三阶段油中溶解气体曲线如图3所示。自6月6日起，现场发现2号主变C相高压出线装置内部发出“滋滋”的电晕放电声音。带电局放超声检测发现高压套管根部出线装置位置与主变本体连接处存在明显局放信号达800mV~1300mV（正常参考值100mV）根据超声局放检测图谱显示，在单周期出现两簇明显脉冲峰，幅值超量程，特征符合悬浮放电特征。特高频局放信号同时呈现典型悬浮放电特征，信号明显超背景幅值和其他两相。特高频局放显示2号主变C相出线套管与变压器本体的连接底座的根部存在局放信号（见图5）。准确位置在通道1与通道2之间，距离通道1为0.6m的中轴线上。鉴于变压器存在明显局放信号，6月14日起2号主变C相加装局放在线监测装置。自14日至19日，变压器内部放电信号基本趋于稳定，无突变的迹象。南山变2号主变C相本次乙炔异常增长仍为乙炔单气体异常增长，与前次特征气体含量比值一致，变压器绝缘油中特征气体除乙炔外，CO、CO2含量相对稳定，放电缺陷为单纯裸金属低能放电，未涉及主绝缘。综合考虑局放带电检测结果，应为高压出线处内部存在金属异物、屏蔽接地不良等原因造成的悬浮电位放电，或高压出线接触不良导致的低能放电。放电缺陷呈现快速增长趋势，如果运行中系统存在任何异常，都有可能导致该主变内部放电跳闸，建议尽快安排停电检修。

2停电现场检查和分析

2.1现场检查

6月20日，2号主变停电；6月21日15：30，现场解体进箱检查环节，发现该变压器高压出线装置根部波纹套右下侧螺栓上附着长约68mm，直径约0.4mm的金属丝状异物，对金属异物进行材质及微镜检测分析，异物表面粗糙、粗细不均、易折断，异物材质为钢铁材质，具有磁性，非不锈钢材料。取出异物后，对变压器进行了相关检查，重新安装套管。检修完毕后进行2号主变C相长时感应耐压带局部放电试验，局放结果为180pC左右，符合相关标准规定，同时高压出线装置根部出局放未见异常，试验结果合格。2号主变C相重新投运后离线油色谱数据未见异常。充分说明现场处理方案的正确性。

2.2试验室检测

对金属异物进行材质及显微镜检测分析，异物表面粗糙、粗细不均、易折断，判断异物材质为钢铁材质，具有磁性，非不锈钢材料。继而对被检物品（金属异物）进行了背散射电子成像分析和能谱分析。通过放大1000倍的被检金属异物的背散射电子成像图，可以看出被检物品存在多种不同成分。选取特征点通过能谱仪对对被检物品进行材质分析。能谱分析被检物材质共分为三类。第一类：主要元素为铁元素占比97%，分析为样品真实成分；第二类主要元素为铁元素占比83%，氧元素占比14%，分析为样品氧化所致；第三类钛元素占比33%，碳元素占比33%，氧元素占比22%，钙元素占比6%，铁元素占比2%，分析为污染物。

2.3缺陷分析

变压器类设备中主要使用四类钢铁材料。分别为Q235、Q345钢板，应用于油箱、法兰、联管等处；无磁钢20Mn23AlV，应用于夹件、油箱部分；硅钢片，表面涂SiO2，Si含量在3%~5%，厚度为0.27mm、0.3mm较多使用，750kV变压器硅钢片主要为0.27mm厚，较少量采用0.23mm；另外还用到不锈钢。四类材质与异物特征均不相符，排除变压器制造阶段带入，应为变压器厂内和现场拆装套管环节带入。变压器投运后，该金属异物位于低场强区，未引发局部放电或火花放电灯，故变压器各项检验均合格。长期运行中金属异物受油流、振动和电场力的作用，脱离到油中，并随油流移动，最终附着在高压出线装置根部波纹套的高场强区，导致该区域电场畸变，形成悬浮放电，产生乙炔等特征气体。

结语

本文中笔者针对某750kV2号变压器C相在运行中出现油色谱异常的缺陷，进行了局部放电带电检测、油色谱检测等，根据缺陷发展情况对变压器进行了解体检查，发现了内部金属异物。金属异物在设备投运初期位于低场强区，未引起异常。受油流作用金属异物最终附着在高压出线装置根部波纹套的高场强区，造成悬浮放电，油中产生乙炔等气体。清除异物后设备投运，长时感应耐压带局部放电试验和投运后的离线油色谱试验说明该缺陷已消除。建议现场或者厂内安装环节应注意采取措施防止异物进入变压器箱体，导致不必要的设备缺陷。

参考文献：

[1]Q/GDW1168-2013，输变电设备状态检修试验规程[S]．

[2]DL/T393-2010，输变电设备状态检修试验规程[S]．

[3]DL/T722-2014，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S]．

[4]GB/T7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S]．

[5]操敦奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查[M].北京：中国电力出版社，2010.

作者简介：

柴雨峰，男，（1974.9.2-）从事新疆鄯善（吐哈）750KV输变电工程的工程概述及电力系统一次；电力系统二次寄光缆通信部分；变电站站址选择及工程设想；线路路径选择及工程设想；节能降耗及投资估算；吐鲁番-巴州-库车回750千伏输变电工程；吐鲁番“十三五”规划等工作。