(丰满大坝重建工程建设局 吉林省吉林市 132108)
摘要：丰满三期电站新安装高压厂用变压器，运行后出现油中氢气含量升高现象，对这一原因进行了多角度分析，分析了原因与处理建议。
关键词：变压器；氢气超标；原因分析；处理建议
变压器是电力系统的重要设备，确保它的安全运行具有极其重要意义。丰满三期电站独立运行改造工程重要改造就是新增一台220kV/10.5kV/20MVA三相油浸有载厂用变压器，实现电站独立运行后为厂用电供电。由西电济南变压器有限公司制造，2014年10月1日投入系统运行。
变压器投运后运行正常，可在2015年春检油样色谱分析试验中，发现油中氢气含量升高，超过了规程中规定的不大于150uL/L的要求。6月1日进行一次滤油工作，在随后的油色谱跟踪试验中，显示随着时间推移， 氢气含量持续增长，与其它特征气体相比，有明显的单值升高特征，为此进行了分析与处理。
1 变压器安装后氢气升高情况
此变压器2014年10月投运前，绝缘油的各项指标合格，变压器各项试验正常，投运绝缘油试验报告，如图1所示。
图1 变压器投运前油化验报告
2015年5月末，氢气含量持续增长已达到1018μL/L。6月1日对此变压器进行停运滤油，滤油后进行了多次跟踪分析。氢气含量由6月4日的5.74μL/L、6月4日的52.83μL/L、6月4日的99.25μL/L，快速增到7月31日的272.77μL/L、8月12日的341.69uL/L、9月23日的617.25μL/L。
2 原因分析
新投运的变压器气体含量有一定的变化当属正常现象，因为在电场、热作用下，油中水分解、绝缘材料热分解会引起气体含量一些变化，当然这些变化量应在规定的范围内，并趋于稳定。如果特征气体含量超过规定要求，氢气含量大于150μL/L、总烃含量大于150μL/L、乙炔含量大于5μL/L时，均需引起注意，数据显示氢气含量已远大于规定的150μL/L要求。
变压器油中的溶解气体无非来自三个方面，一是外部进入，二是材料的日渐老化，三是内部故障绝缘材料产生。根据化学和热力学理论，变压器油和绝缘材料在热、电的作用下产生特征气体的情形，分析产生氢气的原因可能是以下几种情况：（1）变压器密封损坏受潮；（2）变压器铁心局部低温过热，引起绝缘材料分离氢气；（3）变压器内部发生局部放电，产生氢气和甲烷。
对于（1），不可能存在变压器密封损坏和受潮情况。根据多次变压油化验过程中，除氢气超标外，油的击穿电、微水、介损tanδ等指标均在合格范围内。从而排除变压器受潮可能性。
对于（2），不可能存在变压器内部局部放电情况。在《电力设备预防性试验规程》DL/T596-2005中对CO、CO2的含量没有作出具体要求。《变压器油中溶解气体分析和判断导则》DL/T722-2014中对CO含量正常值提出了参考意见，认为密封室变压器其正常值约800μL/L。如总烃含量大于150μL/L，CO、CO2气体含量显著变化则反映了设备内部绝缘材料老化或故障现象，显然这一现象不存在。电弧、火花放电、局部放电、油和固体绝缘热分解、水分解等因素均可引起氢气含量升高。
特征气体C2H2含量稳定，可排除电弧、火花放电的可能。油和固体绝缘热分解可引起特征气体H2、CH4、C2H4、C2H6、CO、CO2变化，实际上烃类气体含量变化不大，变压器油温一般在45～60℃间，故变压器无整体及局部过热现象。
可能存在变压器局部低温过热情况。在电压的作用下绝缘结构内部的气隙油膜或导体边缘发生非贯穿性的放电，称为局部放电，局部放电刚开始是低温放电，原因很多，当油中存在气泡，绝缘介质存在空穴，金属部件或导体间接触不良会产生低温放电。
根据变压器厂高压绕组上端部出线结构，如图2示意。高压火线ABC出线成型角环，内外2层，内层较长，高压线圈原线从端部沿成型角环穿出。
图3 首头包扎及导体间填隙示意图
高压绕组上端出线结构为： 高压线圈出线为1 根线圈原线+1根倍线，之后加包单边20mm 绝缘。加包绝缘后线圈出线，沿成型出线装置引出压板（瓦楞纸形成油路）。此段出线总长>500mm。此结构由于导线宽度为7.6mm；可能由于导体曲率半径较小，电场较为集中，可能存在局部场强过高。单边20mm 绝缘，散热效果较差，我们推测变压器金属部件之间可能存在接触不良现象，形成了低温过热现象。
3 处理建议
根据以上分析建议变压器厂做如下改进。
高压绕组首段出线及器身结构如图3， 并执行工艺文件《线圈出头整形及引线压接处的屏蔽包扎》改进前后，两者结构主要差异如下：
（1）电流密度降低。高压线圈 2 根导线时，电流密度为1.83A/mm2；3 根导线时，电流密度为1.22 A/mm2。
（2）导体曲率半径增大。原导线线宽7.6mm，导线圆0.65mm；屏蔽厚导体直径21mm。电场集中系数大为减小，可有效避免电场集中可能产生的局部放电。
4结束语
变压器氢气含量升高问题原因多样化，至今没有得到最圆满的解释和彻底的解决。氢气超标变压器油的耐压性并没有因此降低。设备生产运行部门积极工作外，规程制定单位也要确定其影响程度，从而确保发电厂变压器安全稳定运行。
作者简介
宋明钰（1977），男，本科，工程师，现从事电气一次设备管理工作。
论文作者:宋明钰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
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