張健能，李春陽，勞錦富，王志剛，麥志彥

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

0 引言

變壓器油是油浸式變壓器的重要組成部分，主要起絕緣和冷卻的作用，同時(shí)作為變壓器內(nèi)部缺陷信息的載體。通過定期對(duì)變壓器油中的特征氣體進(jìn)行色譜分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性缺陷。直流電阻測(cè)量是特征氣體密切跟蹤的主要項(xiàng)目之一，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組及引出線斷股、有載分接開關(guān)接觸不良、主變各導(dǎo)電回路連接處接觸不良等缺陷，也是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)以及維修時(shí)判斷維修質(zhì)量的重要依據(jù)。直流電阻值超標(biāo)將導(dǎo)致變壓器箱體內(nèi)溫度升高，影響變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

某110 kV 變電站2 號(hào)主變定期油色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，變壓器油總烴含量超標(biāo)。停電后，對(duì)變壓器繞組進(jìn)行絕緣、電容、介損、直流電阻等試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變高B 相繞組直流電阻相間相差過大。通過對(duì)變高套管、有載分接開關(guān)芯體及接線、繞組上下引線進(jìn)行檢查，由易到難縮小缺陷范圍。對(duì)變壓器復(fù)裝測(cè)試后重新投運(yùn)，密切跟蹤運(yùn)行情況，并進(jìn)行大負(fù)荷測(cè)試。最后返廠檢修，對(duì)缺陷進(jìn)行進(jìn)一步檢查與處理。

1 存在問題

該變電站2 號(hào)主變壓器為2009 年生產(chǎn)，11 月份投運(yùn)，配備真空有載開關(guān)。

按照南網(wǎng)電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，運(yùn)行中的變壓器油中總烴含量達(dá)到150 μL/L 及以上時(shí)應(yīng)引起注意。

2019-10-24，在對(duì)2 號(hào)主變本體絕緣油進(jìn)行色譜分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)試樣總烴含量超過該注意值。10月29 日重新取油測(cè)試，試樣總烴含量仍超過注意值，且數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

根據(jù)該主變檢修試驗(yàn)臺(tái)賬檢查結(jié)果，該主變2016 年11 月進(jìn)行過一次主變本體預(yù)試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格，未發(fā)現(xiàn)異常情況；同月對(duì)該主變進(jìn)行過有載開關(guān)檢修，未對(duì)主變未進(jìn)行過大修。

2 初步分析

根據(jù)南網(wǎng)電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程，主變本體絕緣油色譜總烴超出注意值應(yīng)查明超注意值的原因，安排每半月進(jìn)行一次油色譜跟蹤試驗(yàn)和主變鐵芯電流測(cè)試，并安排變壓器停電試驗(yàn)。停電檢修試驗(yàn)前，歷次油色譜試驗(yàn)各特征氣體含量數(shù)據(jù)見表1。

從表1 可知，2018 年11 月油色譜分析中的C2H4，C2H2等特征氣體含量，與前一年相比有明顯增長(zhǎng)，特別是C2H2含量從0 變?yōu)?.23 μL/L，因此，斷定缺陷出現(xiàn)在2017 年11 月至2018 年11月。2019 年10 月油色譜分析中C2H4, C2H6等含量，與2018 年11 月相比，進(jìn)一步增加，說明缺陷進(jìn)一步發(fā)展。2019 年10 月以后，油色譜各氣體含量基本穩(wěn)定，無明顯增長(zhǎng)，總烴含量除2 次低于150 μL/L 外，其余均大于150 μL/L，在142 ～164 μL/L 波動(dòng)，說明在發(fā)現(xiàn)總烴含量超標(biāo)至停電檢修這段時(shí)間，變壓器缺陷未再進(jìn)一步發(fā)展。

表1 2 號(hào)主變本體油色譜數(shù)據(jù) μL/L

根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》中的三比值法缺陷類型判別方法，2019 年10 月以來，C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6的編碼均為022，對(duì)照缺陷類型表，初步判斷2 號(hào)主變內(nèi)部存在高溫過熱性缺陷(高于700 ℃)，變壓器內(nèi)部可能存在開關(guān)接觸不良、引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、層間絕緣不良等缺陷。

3 停電試驗(yàn)與檢修

2020-01-08，對(duì)2 號(hào)主變進(jìn)行停電處理，排查2 號(hào)主變總烴超出注意值的原因。

3.1 主變本體試驗(yàn)

對(duì)2 號(hào)主變進(jìn)行本體試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：

(1) 低電壓空載、小電流負(fù)載試驗(yàn)。

(2) 繞組電容與介損測(cè)量。

(3) 繞組直阻測(cè)量。

(4) 各繞組、鐵芯、夾件絕緣試驗(yàn)。

根據(jù)2 號(hào)主變本體試驗(yàn)報(bào)告，負(fù)載試驗(yàn)、繞組電容與介損、絕緣電阻測(cè)量均合格；在對(duì)2 號(hào)主變變高繞組直流電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，B 相繞組直流電阻與A，C 相直流電阻相差偏大。差值為3～4 mΩ，且不同檔位偏差基本相同，11 檔時(shí)直流電阻最大相差最大，為1.75 %；1 檔時(shí)直流電阻最大相差最小，為1.25 %；2 號(hào)主變變高B 相繞組直流電阻異常可能是導(dǎo)致油色譜中總烴含量超標(biāo)的主要原因。

綜合2 號(hào)主變變高B 相繞組、有載開關(guān)接線情況及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，發(fā)現(xiàn)可能影響主變變高繞組直流電阻的位置主要有主變變高套管端部接線、套管導(dǎo)電頭下端、繞組、繞組上下引線接線、有載開關(guān)、有載開關(guān)接線等，但應(yīng)不涉及調(diào)壓繞組部分。

經(jīng)研究分析，決定采用由易到難、由外到內(nèi)的策略，對(duì)2 號(hào)主變變高繞組直流電阻異常原因開展排查，逐步縮小缺陷范圍，具體步驟為：

(1) 套管將軍帽、導(dǎo)電頭檢查。

(2) 有載開關(guān)切換芯及油室接線柱檢查。

(3) 從有載開關(guān)旁的人孔進(jìn)入，檢查有載開關(guān)接線是否存在接觸不良等情況。

(4) 檢查主變變高B 相繞組上下尾端兩個(gè)引線接頭是否存在接觸不良。

3.2 主變變高B 相套管檢查

2 號(hào)主變變高套管將軍帽加裝了防雨罩，為了排除套管將軍帽影響，拆除B 相套管端部的將軍帽及防雨罩，再次進(jìn)行直流電阻測(cè)量，發(fā)現(xiàn)A，C相直流電阻減小，B 相直流電阻略增大。

重新裝回B 相將軍帽后，B 相直流電阻略微減小，故推測(cè)為導(dǎo)電頭螺紋電阻的影響，但三相繞組直流電阻最大相差增大，達(dá)6 %～8 %，意味著將軍帽拆除復(fù)裝后，該主變變高三相繞組直流電阻最大相差增大了。

為檢查套管導(dǎo)電頭與引線的接觸情況，吊起變高B 相套管，對(duì)導(dǎo)電頭與上引線冷壓接頭兩端進(jìn)行測(cè)試，接觸電阻4 μΩ。同時(shí)從導(dǎo)電頭下端對(duì)B相繞組進(jìn)行直流電阻測(cè)量，直流電阻基本不變，排除高壓側(cè)套管導(dǎo)電頭與引線的接觸電阻異常，于是更換套管密封圈后，復(fù)裝回B 相變高套管。

3.3 有載開關(guān)吊芯檢查

對(duì)有載開關(guān)油室排油，并將有載開關(guān)調(diào)至9 檔，然后吊出有載開關(guān)芯體，檢查切換開關(guān)接線及引線，良好無異常。

測(cè)量開關(guān)油室壁觸頭到套管導(dǎo)電頭之間的直流電阻，A，C 相均約為212 mΩ，B 相約為230 mΩ，各相直流電阻上下分接數(shù)據(jù)對(duì)稱，排除有載開關(guān)的切換開關(guān)問題，于是復(fù)裝有載開關(guān)。

排出主變本體油，從人孔進(jìn)入主變本體，檢查調(diào)壓繞組引線與有載開關(guān)接線柱接線，未發(fā)現(xiàn)異常。測(cè)量三相極性轉(zhuǎn)換開關(guān)接線柱至B 相變高套管頭的直流電阻，A，C 相約為212 mΩ，B 相數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，約為230 mΩ。

剝離B 相繞組有載開關(guān)側(cè)引線耳上的絕緣紙，測(cè)量引線耳上端至B 相變高套管的直流電阻，電阻值仍約為230 mΩ。于是重新包裹B 相線耳的絕緣紙，封閉人孔。

3.4 繞組上下出線接頭檢查

拆除B 相套管和升高座，從升高座安裝孔進(jìn)入主變本體內(nèi)部，拆除繞組線圈接至變高套管的上尾端引線，絕緣包裹，檢查接頭情況，發(fā)現(xiàn)接頭已受熱發(fā)黑。

測(cè)量接頭下端至中性點(diǎn)套管的直流電阻為224 mΩ，有所減小，但與A，C 相仍有差異。

用壓模重新壓緊接頭，測(cè)量接頭直流電阻為8 μΩ。測(cè)量B 相套管至中性點(diǎn)套管之間的直流電阻，約為224 mΩ。

由于線圈下尾端引線(至切換開關(guān))接頭位置過低，空間有限，現(xiàn)場(chǎng)無法進(jìn)行檢查和處理。

進(jìn)入主變本體，對(duì)本體內(nèi)鐵芯、夾件外觀等進(jìn)行檢查，均無異常，并且油箱底部清潔，無雜物。

3.5 缺陷定位

受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，無法再對(duì)B 相直流電阻異常情況進(jìn)一步檢查處理，根據(jù)2 號(hào)主變變高各相繞組的直流電阻上下分接數(shù)據(jù)的對(duì)稱性，及上述對(duì)變壓器內(nèi)部的檢查和測(cè)試，可以推斷有載分接開關(guān)、分接引線和調(diào)壓繞組及繞組上尾端引線不存在問題，缺陷可能位于B 相變高線圈下尾端或內(nèi)部。

3.6 復(fù)裝測(cè)試

對(duì)2 號(hào)主變復(fù)裝，并按抽真空、熱油循環(huán)等變壓器檢修工藝要求進(jìn)行處理。修后對(duì)主變變高各相繞組直流電阻進(jìn)行測(cè)量，B 相與A, C 相繞組直流電阻各檔位最大相差范圍為4%～6%，仍超出規(guī)定注意值。

3.7 帶缺陷復(fù)電測(cè)試

由于春節(jié)前后負(fù)荷較低，綜合分析變壓器可在負(fù)荷增長(zhǎng)前堅(jiān)持運(yùn)行。于是先安排變壓器投運(yùn)，并準(zhǔn)備更換新主變。

送電后，按南網(wǎng)檢修規(guī)程對(duì)中變壓器大修后，在修后1 天、4 天、10 天和30 天時(shí)分別進(jìn)行油色譜試驗(yàn)，之后1 個(gè)月進(jìn)行一次油色譜跟蹤試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)據(jù)一直穩(wěn)定在較低的范圍。

與3 月以后油色譜分析結(jié)果相比可知，在大負(fù)荷測(cè)試之前，由于主變負(fù)荷較輕，油中各氣體含量均在正常范圍內(nèi)，且比較穩(wěn)定，故未呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，具體分析可參考表2。

表2 復(fù)電后部分時(shí)間節(jié)點(diǎn)油色譜分析 μL/L

3.8 大負(fù)荷測(cè)試

2020-05-17，2 號(hào)主變帶全站負(fù)荷進(jìn)行大負(fù)荷測(cè)試。受天氣影響，本次測(cè)試的負(fù)荷只有44 MW，從表2 可知，次日油色譜試驗(yàn)數(shù)值基本無變化。5月21 日，再次對(duì)2 號(hào)主變進(jìn)行了帶全站負(fù)荷測(cè)試，負(fù)荷達(dá)到60 MW。

5 月22 日，主變油色譜分析中各氣體含量均明顯增加，總烴含量比18 日增長(zhǎng)了20.48 μL/L，說明負(fù)荷較大時(shí)，缺陷點(diǎn)發(fā)生局部過熱，致使變壓器油或固體絕緣裂解加劇。

第2 次大負(fù)荷測(cè)試一周后，再次進(jìn)行油色譜分析，可知，油中各特征氣體含量進(jìn)一步增加，主變需要返廠檢修，找出缺陷原因并處理。

3.9 返廠檢修

主變返廠后吊罩檢查，在剝開主變變高B 相繞組下尾端與引線壓接位置的絕緣紙后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層絕緣紙嚴(yán)重發(fā)黑碳化。繞組下尾端自粘換位導(dǎo)線及壓接套筒內(nèi)自粘換位導(dǎo)線縮醛漆漆膜未按工藝要求處理干凈，仍有殘留。

對(duì)主變變高B 相繞組首尾端壓接頭進(jìn)行更換，清理導(dǎo)線漆膜。為進(jìn)一步徹查缺陷，對(duì)主變繞組所有壓接頭進(jìn)行檢查，檢查是否存在未按工藝要求清理漆膜的問題，并進(jìn)行接觸電阻測(cè)量。檢修后對(duì)器身進(jìn)行烘干，并按照新變壓器工藝重新壓緊。

根據(jù)返廠檢修結(jié)果，2 號(hào)主變變高B 相繞組發(fā)生直流電阻超標(biāo)缺陷的原因是主變繞組上、下尾端壓接套筒內(nèi)自粘換位導(dǎo)線縮醛漆膜未按工藝要求處理干凈，導(dǎo)致壓接后金屬接觸面積不滿足要求，在較重負(fù)荷的運(yùn)行情況下，壓接處異常發(fā)熱，進(jìn)一步引起金屬氧化及接觸電阻持續(xù)增大。

4 結(jié)束語

經(jīng)分析研究，按照從易到難、從外到內(nèi)的方案，對(duì)主變統(tǒng)一展開缺陷排查。結(jié)合檢修和歷次油色譜分析結(jié)果，以及針對(duì)主變的大負(fù)荷測(cè)試，判斷缺陷嚴(yán)重威脅主變安全運(yùn)行，隨后安排主變返廠檢修，對(duì)缺陷徹底排查處理。此次變壓器油色譜缺陷跟蹤、排查方法，可為同類問題處理提供參考。