500kV变压器油中含气量数据异常分析与处理论文_施正德

摘要：本文从某500kV变电站主变压器油中含气量数据异常出发，结合变压器密封性试验检查，确认胶囊和储油柜之间的密封垫老化问题、胶囊泄漏隐患，并及时更换密封垫、胶囊。通过胶囊返厂气密性试验，验证了试验和分析的结论。

关键词：油中含气量；胶囊；密封性试验

0 引言

随着变压器不断向着高电压、大容量的方向发展，气体在变压器中对油纸绝缘的潜在危害已越来越被人们认识和重视。正常情况下，变压器油中溶解的气体主要是氮气和氧气，当气体中的含氧量高时，将会加速绝缘油的老化和使油氧化，进而腐蚀固体绝缘，加速变压器的绝缘老化进程，缩短变压器的使用寿命。除氧气的影响外，油中总含气量的大小对变压器的安全运行也有不可忽视的影响，含气量过高超过绝缘油的溶解能力（一般为 10%），绝缘油中溶解的气体将以气泡的形式析出，某些部位的气泡将发生低强度起始放电，使油分解产生更多气体，这些气泡在上升过程中会聚积在绕组表面和长垫块等高电场区域，随着变压器运行时间的延长，气体会越来越多，放电将越来越强烈，最终严重影响变压器绝缘而导致设备损坏。

1 历年数据试验检测及跟踪

（1）某500kV变电站主变压器采用分相结构，其型号为ODFS-250MVA/525kV分，于 2006 年 12 月投运，变压器采用隔膜密封形式，所用胶囊属于第一代产品，胶囊与储油柜直接用螺栓连接，胶囊本体没有连接气嘴，其变压器油中含气量检测方法采用真空压差法。

（2）截至2017年5月变压器含气量检测跟踪情况如表1所示，截至2012年6月变压器A、B、C相油中含气量均超规程规定值3%。2012年7月对变压器本体及附件检查未发现浸油现象，对三相绝缘油进行真空滤油处理，截至2015年3月变压器A、B、C相油中含气量均又超规程规定值3%。

表1 变压器历年油中含气量检测结果

（3）变压器每季度进行一次油中溶解气体色谱检测分析，通过色谱数据分析，色谱检测数据

较为稳定，色谱各项数据均在注意值范围内，且无明显增长趋势，故可以判断变压器内部不存在过热和放电故障。

2 过程处理与分析

2012 年 8 月在绝缘油经过真空滤油处理后，C 相变压器绝缘油在不到 2 年的时间内就再次出现含气量超标的情况，说明变压器确实存在密封性不严的问题，需开展现场密封性检查及处理。

（1）现场密封性试验检查。

a）采用DL/T264-2012《 油浸式电力变压器（电抗器）现场密封性试验导则》中的正压密封性试验方法，现场密封性试验检查发现 500kV#1 变压器 A、B、C 三相进行气密性试验时从油枕排气口中排出大量的气体，现场排气时间在 5 分钟左右，这是很不正常的。

b）为了对排出气体进行更好的观察，采用纯净的 SF6 气体充入胶囊，充入 SF6 气体后再通过 SF6 检漏仪进行检测。在向旧胶囊充入气体检查时发现，A、B、C 三相储油柜中的气体一直无法排净，排气阀一直有SF6 气体排出。

c）现场密封性检查初步判断可能的原因为：胶囊和储油柜之间的密封垫密封不严；油枕中胶囊破损。

（2）现场处理与检查

a）通过拆除变压器储油柜顶部大盖，检查变压器胶囊和储油柜之间的密封垫，发现变压器 A、B、C 三相胶囊和储油柜之间的密封垫均发生严重老化。说明胶囊和储油柜之间的密封垫老化是变压器绝缘油含气量超标的原因之一。如图图1-图3。

图1 A相密封垫

图2 B相密封垫

图3 C相密封垫

b）打开储油柜顶盖，发现 B 胶囊中有较多绝缘油，A 相胶囊中有少部分绝缘油，C 相较为干燥。

c）依据上述情况，现场开展变压器A、B、C 三相本体呼吸管路密封垫更换； A、B、C 三相本体油箱胶囊更换；A、B、C 三相本体绝缘油进行滤油脱气处理。投运前，变压器绝缘油试验、高压试验合格。

3 胶囊返厂气密性试验分析

为了更进一步明确胶囊存在异常的原因，将该变压器A、B、C 三相胶囊返厂进行胶囊气密性试验，气密性试验采用GB/T24142-2009《橡胶涂覆织物变压器用胶囊和隔膜》5.3.2气密性能检测方法，结合胶囊气密性能的技术要求（105mbar(10.5kPa)、12h），按照充气 10.5kPa，停放 0.5h 后进行补压，停放 12h，在其表面涂覆肥皂水，观察有无气泡。其情况如下：

（1）A 相胶囊

将胶囊放置于平地，目视胶囊内部存在变压器油。将胶囊内充气至 10.5kPa，停放 0.5h 后进行补压，通过涂肥皂水检测胶囊表面，胶囊布表面存在 2 处漏点。如图4：

图4 A相胶囊表面存在 的2 处漏点

（2）B 相胶囊

将胶囊放置于平地，目视胶囊内部存在较多变压器油。将胶囊内充气至 10.5kPa，停放 0.5h 后进行补压，通过涂肥皂水检测胶囊表面，胶囊上端挂带位置存在三处漏点，挂带处已露布。如图5：

如图5 B相胶囊上端表面存在的 2 处漏点

（3）C 相胶囊

将胶囊放置于平地，目视胶囊内部存在变压器油。将胶囊内充气至 10.5kPa，停放 0.5h 后进行补压，通过涂肥皂水检测胶囊表面，未发现胶囊表面漏气，胶咀处颜色呈暗黄色，与布面处其他颜色不符。

（4）胶囊气密性试验分析

a）A 相胶囊有两处细微漏点，漏点处未露出胶囊中间的布基骨架纤维，且胶囊内积油不多。推测可能由于长期运行，变压器油对胶囊表面的热油老化影响，使得布面杂质从胶囊表面脱落后形成的细微渗漏点。

b）B 相胶囊有三处漏点，漏点集中在挂带部位，且胶囊内积油较多。由于是运行多年的胶囊试品，无法对漏点产生原因进行明确判断。由于胶囊出厂时均需做气密性试验，推测漏点可能产生于运输或是安装过程中的刮擦或撕裂。

c）C 相胶囊未测试出漏点，且胶囊内积油不多。推测可能由于胶囊与储油柜的连接处存在渗漏，导致胶囊与储油柜存在油气交换。

d）若胶囊内部有油，则储油柜内就存在气。变压器油分子直径远大于氧气和水蒸气分子直径，所以当储油柜中的油进入胶囊内时，就一定会有空气中氧气和水蒸气从胶囊内进入到储油柜内。

4变压器处理后的跟踪

为确认变压器油中含气量超标处理后的效果，对变压器油中含气量进行了跟踪检测，其检测数据如表2所示，从跟踪结果分析，变压器油中含气量数据增长A、B、C 三相均较为平缓，处理效果明显。

表2 变压器处理后油中含气量检测结果

5 结束语

变压器油中溶解的总含气量及其中氧氮气体的含量与变压器的油保护方式、油的脱气程度、注油的真空度等因素有关，与变压器的密封状况也关系密切。

在胶囊式隔膜密封变压器中，排除油脱气完全、试验检测偶然误差、变压器本体及附件（如潜油泵）泄漏，那么则可能是胶囊泄漏所致。

本次变压器密封性检查引入纯净的SF6 气体和SF6气体检漏仪进行检漏，使得检漏效果更加直观、细致。

参考文献：

[1] 操敦奎. 变压器油色谱分析与故障诊断[J]. 中国电力, 2010: 106-109

[2] 李德志，朱华，等. 电力变压器油色谱分析及故障诊断技术[J].中国电力, 2013: 58-59.

[3]DL/T 423-91 .绝缘油中含气量测量方法 真空压差法.中华人民共和国电力行业标准.

[4]DL/T 264-2012 .油浸式电力变压器（电抗器）现场密封性试验导则.中华人民共和国电力行业标准.

[5]GB/T24142-2009.橡胶涂覆织物变压器用胶囊和隔膜. 5.3.2气密性能检测方法.

论文作者:施正德

论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期

论文发表时间:2020/4/13

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