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(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545006)

1 故障情況介紹

2015年02月14日，某變電站500kV并聯(lián)電抗器的變壓器油中溶解氣體色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)顯示A相油中CH4含量達(dá)到86μl/L，為查明CH4突然增長的原因，15日檢修人員立即進(jìn)行離線色譜分析，分析后發(fā)現(xiàn)H2含量達(dá)2880μl/L，CH4達(dá)109.9μl/L，總烴143.6μl/L，無C2H4、C2H2。

《Q/CSG114002-2011南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定[1]，C2H2超過1μl/L、H2超過150μl/L、總烴超過150μl/L時應(yīng)引起注意。可知，H2含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超注意值，CH4含量較高，總烴已接近注意值，初步判斷該相高抗H2超標(biāo)、總烴增大原因?yàn)殡娍蛊鞅倔w受潮[2-6]。

該500kV并聯(lián)電抗器型號為BKD-50000/500，額定電壓為550kV，單相容量50MVA，油重18.5t/相，總重59t，2006年12月生產(chǎn)，2007年06月投運(yùn)；2013年11月起，該高抗在運(yùn)行中出現(xiàn)散熱器蝶閥滲漏油、高壓套管升高座底座滲漏油、儲油柜生銹等問題。2014年12月，運(yùn)行單位更換了A相散熱器蝶閥、儲油柜連接管路、套管升高座及套管(將軍帽)的密封圈并進(jìn)行儲油柜防腐，維修后電氣試驗(yàn)、油化試驗(yàn)均合格。

2 故障分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

16日，取油樣進(jìn)行復(fù)測，試驗(yàn)項(xiàng)目包括油中溶解氣體分析、含水量、擊穿電壓及介質(zhì)損耗，結(jié)果見表1。

表1 A相高抗油樣測試結(jié)果

如表1所示，A相高壓并聯(lián)電抗器油中H2含量為2542.8μl/L，CH4含量136.7μl/L，總烴含量149.9μl/L，H2超過了《Q/CSG114002-2011南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求的注意值，而總烴含量達(dá)較高水平，幾乎達(dá)到規(guī)程注意值。對比前次測試結(jié)果，油中含水量由5.4mg/L增至11mg/L，含氣量由0.31%增至2.2%，擊穿電壓由65.8kV降至58.4kV，介質(zhì)損耗無變化。

利用《GB/T 7252-2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》推薦的改良三比值法[7-12]對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

C2H2/C2H4=0，

CH4/H2=0.054，

C2H4/C2H6=0.015，編碼為010

據(jù)上述分析及三比值法分析結(jié)果，A相高抗內(nèi)部可能已受潮并存在低能局部放電。

2.2 氫氣來源分析

為進(jìn)一步確定故障，需對H2的來源進(jìn)行排查確定，產(chǎn)生H2的原因可能為：

(1)變壓器油在電場作用下發(fā)生脫氫反應(yīng)而產(chǎn)生H2。

(2)高抗內(nèi)一些金屬材料(如不銹鋼、不銹鋼材料的鎳、碳素鋼)促進(jìn)變壓器油發(fā)生脫氫反應(yīng)，從而產(chǎn)生H2[13]。

(3)變壓器油在電場和電離的作用下存在較強(qiáng)的放氣或吸氣的現(xiàn)象。溶解于油中的氣泡，在強(qiáng)電場作用下，發(fā)生游離而形成高能量的電子或離子，這些高能量粒子對油分子產(chǎn)生劇烈碰撞使油分子的C-H或部分C-C鏈斷裂，產(chǎn)生活潑氫及活性烴基基團(tuán)，活潑氫結(jié)合析出H2[14]。

(4)絕緣材料中吸附的氫氣釋放到變壓器油。

(5)高抗本體受潮，在電場強(qiáng)度作用下氣泡發(fā)生電暈放電，水分子被電離生成氫氣和氧氣。紙絕緣干燥不徹底或空氣中水分侵入等原因也會引起氫氣的產(chǎn)生，這是因?yàn)橛徒埥^緣放電的起始場強(qiáng)隨著固體絕緣的干燥程度而增加。

A相高抗使用#25變壓器油，主要成分為環(huán)烷烴，環(huán)烷烴化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且2007年06月投運(yùn)以來，油中溶解氣體均無異常，可排除變壓器油脫氫、高抗內(nèi)金屬材料催化、析氣性、絕緣材料釋放四個氫氣產(chǎn)生來源。而2014年12月高抗維修后2個月氫氣即超標(biāo)，油中含水量由5.4mg/L劇增至11mg/L，因此可判斷，維修過程中工藝不滿足要求或維修后可能出現(xiàn)密封不良而造成本體受潮，本體受潮后高抗內(nèi)部出現(xiàn)低能放電而產(chǎn)生H2。

3 缺陷處理

針對高抗A相H2超標(biāo)的缺陷，運(yùn)行單位采用了有效的控制措施及檢修策略，及時控制、消除了缺陷。

3.1 缺陷控制措施

每4小時進(jìn)行一次測溫，加強(qiáng)油溫、繞溫、干燥劑的顏色巡視。

每4小時調(diào)取油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，注意乙炔、甲烷是否突變。

(3)每2天進(jìn)行離線色譜分析，如發(fā)現(xiàn)乙炔、氫氣突變至3000μL/L以上、總烴絕對產(chǎn)氣速率超過12ml/天時，立即匯報。

(4)編寫檢修方案，做檢修準(zhǔn)備。

(5)聯(lián)系廠家及相關(guān)專家，分析缺陷產(chǎn)生原因，及時購買密封圈備品備件。

3.2 檢修前檢查

(1)對高抗進(jìn)行整體密封性檢查，檢查所有連接處是否存在滲漏。

(2)處理前對對儲油柜及連接頭檢查，檢查是否存在滲漏。

(3)對套管將軍帽進(jìn)行密封性檢查，并更換套管將軍帽的密封圈。

(4)對濾油機(jī)、油路、油管、接頭等部位檢查，用合格備用油對濾油機(jī)、油罐進(jìn)行沖洗。

3.3 檢修前電氣試驗(yàn)

檢修前對A相高抗進(jìn)行電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括直流電阻、主絕緣電阻、吸收比、套管末屏對地絕緣電阻、本體對地介質(zhì)損耗及電容量、套管介質(zhì)損耗及電容量、鐵芯及夾件的絕緣電阻、繞組連同套管的直流泄漏電流測試。測試結(jié)果與前次對比，無明顯差別，滿足規(guī)程要求。

3.4 干燥處理

經(jīng)討論研究，驅(qū)潮采用熱油循環(huán)一快速抽真空干燥法，作業(yè)流程如下：

(1)對A相高抗變壓器油進(jìn)行熱油循環(huán)。高抗本體采用下進(jìn)上出方式，本體出口溫度達(dá)到50℃時開始計(jì)時，時間不小于24小時，濾油機(jī)出口溫度，控制在60℃左右。天氣溫度較低時，為保證驅(qū)潮效果，應(yīng)盡快提升本體溫度，必要時關(guān)閉散熱片蝶閥。

(2)快速將A相高抗本體內(nèi)油排進(jìn)油罐內(nèi)。在排油期間，監(jiān)控濕度不大于75%，排油過程中從排氣口注入干燥氮?dú)?，避免潮氣進(jìn)入器身表面。

(3)對A相高抗油枕進(jìn)行檢查。

檢查呼吸器、波紋管正常工作后，關(guān)閉呼吸口、儲油柜與本體連接管閥門，在排氣口下接入壓力表后注入氮?dú)獾?.03MPa，連續(xù)觀察12小時，看壓力是否下降。

(4)對高抗本體內(nèi)進(jìn)行抽真空并油罐內(nèi)變壓器油進(jìn)行熱油循環(huán)。抽真空時關(guān)閉散熱器蝶閥、儲油柜與本體連接管蝶閥，啟動真空機(jī)組，對電抗器本體抽真空。本體真空度達(dá)到100Pa以下后，開始做泄漏比測試，合格后繼續(xù)抽真空，達(dá)到100Pa時開始計(jì)時，維持抽真空時間 48小時，同時記錄殘壓真空數(shù)值。使用濾油機(jī)在油罐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，防止油受潮。

(5)將油罐內(nèi)油注入A相高抗本體內(nèi)，并對A相高抗變壓器油進(jìn)行24h熱油循環(huán)。真空度及維持時間滿足參數(shù)要求，開始真空注油，油溫60℃左右，注油速度4t/h～6t/h，觀察儲油柜油位表至標(biāo)準(zhǔn)油位。

(6)快速將A相高抗本體內(nèi)油排進(jìn)油罐內(nèi)，同(2)。

(7)對高抗本體內(nèi)進(jìn)行抽真空并對油罐內(nèi)變壓器油進(jìn)行熱油循環(huán)，同(4)。

(8)將油罐內(nèi)油注入A相高抗本體內(nèi)，對A相高抗變壓器油進(jìn)行24h熱油循環(huán)，同(5)。

(9)靜置排氣

熱油循環(huán)停止后，高抗靜置48小時，靜止期間每天對本體高抗進(jìn)行排氣。

3.5 檢修后試驗(yàn)

(1)取油樣化驗(yàn)

在靜置排氣期間，取油樣送檢，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 A相高抗油樣測試結(jié)果

(2)高抗試驗(yàn)檢

修后對A相高抗進(jìn)行電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括直流電阻、主絕緣電阻、吸收比、套管末屏對地絕緣電阻、本體對地介質(zhì)損耗及電容量、套管介質(zhì)損耗及電容量、鐵芯及夾件的絕緣電阻、繞組連同套管的直流泄漏電流測試。測試結(jié)果與檢修前試驗(yàn)對比，無明顯差別，滿足規(guī)程要求。

經(jīng)過處理，油化試驗(yàn)、電氣試驗(yàn)的所有項(xiàng)目均滿足規(guī)程要求，證明干燥達(dá)到預(yù)期目的。A相高抗恢復(fù)運(yùn)行后，運(yùn)行至今其色譜測試結(jié)果正常。

4 防護(hù)措施

(1)對于500kV并聯(lián)電抗器的絕緣分析，尤其是本體受潮后，要綜合分析電氣試驗(yàn)、油化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行故障判斷及處理效果判定，尤其是在出現(xiàn)異常結(jié)果時更應(yīng)認(rèn)真分析。

(2)油質(zhì)合格是500kV并聯(lián)電抗器投入運(yùn)行的的前提，檢修各個環(huán)節(jié)中要保證變壓器油是合格的；要保證濾油機(jī)的性能良好，并嚴(yán)格按照要求注油、濾油。

(3)編寫檢修方案時，按照變壓器工藝要求編寫檢修表單，檢修中通過表單執(zhí)行嚴(yán)格控制工藝，保證檢修質(zhì)量。

5 結(jié)論

(1)某變電站500kV并聯(lián)電抗器A相氫氣超標(biāo)且增長速率較快的原因?yàn)楸倔w受潮后內(nèi)部出現(xiàn)低能放電。

(2)對500kV并聯(lián)電抗器本體受潮后進(jìn)行絕緣分析，故障判斷及處理效果判定需認(rèn)真綜合分析電氣試驗(yàn)、油化試驗(yàn)等。

(3)針對500kV并聯(lián)電抗器氫氣超標(biāo)的缺陷，要及時采用有效的控制措施及檢修策略，及時控制、消除了缺陷。

(4)編寫500kV并聯(lián)電抗器的檢修方案時，應(yīng)按變壓器工藝要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編寫作業(yè)步驟、工藝要求、檢修表單，檢修中通過表單執(zhí)行嚴(yán)格控制工藝，保證檢修質(zhì)量。