國(guó)能新朔鐵路有限責(zé)任公司供電分公司 劉玉貞

新朔鐵路外西溝變電所D-9000/27.5型001#變壓器2021年9月8日進(jìn)行油樣化驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)油中溶解的氫氣、乙炔和總烴超注意值。10月7日我公司技術(shù)人員赴現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器進(jìn)行初步檢查，重新對(duì)001#變壓器取油樣，同時(shí)也對(duì)002#變壓器取油樣，送有資質(zhì)的試驗(yàn)單位進(jìn)行檢測(cè)。因001#變壓器油樣復(fù)檢和初檢存在較大差異，10月13日技術(shù)人員再次赴現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器取油樣，送去檢測(cè)（表1）。

表1 油樣檢測(cè)結(jié)果（μL/L）

根據(jù)001#變壓器三次檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，內(nèi)蒙電科院、株洲電機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)較為接近，潤(rùn)琪康得森檢測(cè)數(shù)據(jù)偏差較大，后續(xù)分析將以內(nèi)蒙電科院和株洲電機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)為參考。新朔鐵路大準(zhǔn)線外西溝變電所平衡供電系統(tǒng)兩臺(tái)變壓器均為D-9000/27.5型變壓器。001#變壓器接在β 供電臂，用于變流器逆變側(cè)供電；002#變壓器接在α 供電臂，用于變流器整流側(cè)供電。

該變壓器繞組網(wǎng)側(cè)、低壓基本參數(shù)分別為：容量(kVA)9000/6×1500、電壓(V)27500±5%/6×1000、電流(A)328/6×1500、阻抗電壓(%)/高壓-單個(gè)低壓37%(-10～10%)、頻率(Hz)50、工作類別為斷續(xù)、結(jié)構(gòu)型式為單相心式、變壓器油45#、油浸自冷（ONAN）、地面立式安裝。該變壓器設(shè)置有壓力釋放閥、溫度計(jì)、油位表、氣體繼電器等保護(hù)裝置，對(duì)變壓器的油壓、油溫、油位和氣體進(jìn)行監(jiān)控。

1 變壓器運(yùn)行情況

現(xiàn)場(chǎng)安裝情況：001#、002#變壓器均為2020年5月交付；運(yùn)行負(fù)荷曲線及頂層油溫曲線：變壓器投入運(yùn)行后，根據(jù)2021年5月26日10:30至14:11的負(fù)荷數(shù)據(jù)，變壓器的最大負(fù)載約為5000kVA，負(fù)荷情況如圖2，未過負(fù)荷。按照?qǐng)D2所示的負(fù)荷曲線運(yùn)行，最高頂層油溫度約為53℃；前期噪音整治：2020年8月，現(xiàn)場(chǎng)反饋001#變壓器運(yùn)行噪音偏大，為兩臺(tái)變壓器增加了隔音屏。

圖1 2021年5月26日10:30至14:11負(fù)荷曲線

圖2 2021年5月26日10:30至14:11溫度曲線

調(diào)高油面溫度計(jì)限值：2021年7月現(xiàn)場(chǎng)反饋兩臺(tái)變壓器油溫超溫報(bào)警。查001#變壓器出廠前進(jìn)行的型式試驗(yàn)報(bào)告，溫升試驗(yàn)結(jié)果為：高壓繞組平均溫升55.5K，6個(gè)低壓繞組的平均溫升在34.8～48.2K之間，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤65K。變壓器出廠時(shí)油面溫度器設(shè)定油溫報(bào)警限值為65℃，跳閘限值為80℃。D-9000/27.5型變壓器絕緣耐熱等級(jí)為A 級(jí)，油溫超溫報(bào)警后考慮頂層油溫升控制≤53K、最高環(huán)境溫度40℃、油浸自冷變壓器繞組最熱點(diǎn)溫度與平均溫度相差13K 等因素，將油溫報(bào)警限值由65℃調(diào)整為95℃，跳閘限值由80℃調(diào)整為105℃（A 級(jí)絕緣材料允許120℃短時(shí)運(yùn)行）。溫度限值調(diào)整后系統(tǒng)未再出現(xiàn)超溫報(bào)警。

2 油中溶解氣體超注意值原因分析

2.1 油中溶解氣體超注意值后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

001#變壓器檢查情況：變壓器油箱本體、散熱器、儲(chǔ)油柜及蝶閥等外部配件無(wú)異常；所有外部接線端子連接處連接緊固，輕碰電纜線無(wú)晃動(dòng)，無(wú)異常；氣體繼電器未發(fā)現(xiàn)氣體集聚。002#變壓器檢查情況：變壓器油箱本體、散熱器、儲(chǔ)油柜以及蝶閥等外部配件無(wú)異常；所有外部接線端子連接處連接緊固，輕碰電纜線無(wú)晃動(dòng)，無(wú)異常；氣體繼電器未發(fā)現(xiàn)氣體集聚。

2.2 原因分析

2.2.1 原因判斷

根據(jù)DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，變壓器內(nèi)部不同的過熱性故障會(huì)產(chǎn)生不同的特征氣體。根據(jù)三比值法分析，001#變壓器三比值編碼為202，對(duì)應(yīng)故障類型為低能放電；002#變壓器三比值編碼為022，對(duì)應(yīng)故障類型為高溫過熱（高于700℃）。

001#、002#變壓器油中溶解氣體組成和三比值編碼不同的原因?yàn)椋?01#變壓器在安裝調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)油中水分達(dá)62mg/L，超過標(biāo)準(zhǔn)值要求的≤35mg/L（原因?yàn)樽儔浩髀?lián)調(diào)后散熱器拆除且未可靠密封，導(dǎo)致內(nèi)部受潮）。當(dāng)時(shí)采用濾油的方法濾除油中水分，水分檢測(cè)合格后投運(yùn)。但因散熱器內(nèi)的變壓器油難以參與油循環(huán)，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行一段時(shí)間后散熱器內(nèi)油中水分又釋放出來，在電場(chǎng)作用下水分子發(fā)生極化而形成偶極子，并按電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)而形成泄漏電流較大的水橋，進(jìn)而引起水分子汽化而生成氣泡。在電場(chǎng)作用下氣泡又形成氣體小橋，由于氣泡的介電常數(shù)小于油的電常數(shù)，氣泡承受的電場(chǎng)強(qiáng)度更高，引起電暈放電。

結(jié)合外西溝變電所兩臺(tái)變壓器同時(shí)出現(xiàn)油中溶解氣體超注意值的情況，我司初步判斷此次外西溝變電所兩臺(tái)變壓器油中溶解氣體超注意值的主要原因?yàn)椋?01#變壓器與其油中水分和內(nèi)部局部高溫過熱有關(guān)；002#變壓器則與其內(nèi)部局部高溫過熱有關(guān)。

2.2.2 內(nèi)部局部高溫過熱的可能原因

D-9000/27.5型變壓器為自冷散熱結(jié)構(gòu)，正常運(yùn)行時(shí)變壓器繞組產(chǎn)生熱量，變壓器底部的油（冷油）在A 點(diǎn)進(jìn)入繞組并被加熱后向上流動(dòng)，在B 點(diǎn)從繞組流出，從B 點(diǎn)到C 點(diǎn)，箱蓋和油箱壁輕微冷卻，從C 點(diǎn)進(jìn)入到散熱器中，從C 點(diǎn)到D 點(diǎn)，油被冷卻下降，從D 點(diǎn)流出散熱器，再?gòu)腁 點(diǎn)進(jìn)入繞組底部，如此循環(huán)（圖3）。

圖3 變壓器冷卻示意圖

加隔音屏后，變壓器的三面被墻包圍，變壓器安裝空間內(nèi)的空氣流通嚴(yán)重受阻，散熱器的冷卻效果下降。從自冷變壓器的冷卻過程可知，因空氣流通受阻散熱器冷卻效果變差，散熱器上部（C 點(diǎn)）、下部（D點(diǎn)）間的溫差變小，冷卻器中油的流動(dòng)將變慢，致使線圈、油箱中油流動(dòng)隨之變慢，并可造成局部過熱。

2.3 初步結(jié)論

根據(jù)油樣檢測(cè)報(bào)告，001#、002#變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)（90℃）、酸值均正常，變壓器油無(wú)老化跡象，可初步判斷變壓器本體無(wú)問題，建議現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器進(jìn)一步檢查后，濾除油中氣體，進(jìn)行復(fù)電申請(qǐng)后進(jìn)行對(duì)比觀察。同時(shí)我公司委外測(cè)量油中糠醛含量，進(jìn)一步分析變壓器絕緣老化情況（上海一專業(yè)機(jī)構(gòu)，預(yù)計(jì)10月28日左右出結(jié)果）。

3 現(xiàn)場(chǎng)后續(xù)檢查及恢復(fù)措施

外觀檢查：檢查氣體繼電器內(nèi)部有無(wú)氣體和氣體的具體刻度。用萬(wàn)用表測(cè)量氣體繼電器配線是否為常開，對(duì)氣體繼電器放氣，再次測(cè)量以上端子間是否為常開；檢查端子箱內(nèi)有無(wú)進(jìn)水、接線松動(dòng)等異常；檢查高壓套管、低壓套管外部電纜連接；拆除所有外部電纜連接，檢查外部接線的電纜接線頭壓接情況；檢查變壓器頂部高低壓側(cè)電纜連接銅排。

變壓器試驗(yàn)：為檢查變壓器分接開關(guān)接觸是否良好、內(nèi)部線圈、引線是否狀態(tài)完好，使用直流電阻測(cè)試儀測(cè)量變壓器高壓繞組、低壓繞組的直流電阻；為檢查變壓器內(nèi)部絕緣受潮情況，使用絕緣電阻測(cè)試儀2500V檔位測(cè)量高壓繞組對(duì)地及其他繞組、各低壓繞組對(duì)地及其他繞組絕緣電阻和吸收比。

001#變壓器檢查：拆除兩套高壓套管。使用內(nèi)窺鏡從高壓套管升高座伸入油箱內(nèi)部檢查內(nèi)部有無(wú)異常。更換所有密封件、緊固件后重新安裝高壓套管。拆除變壓器油箱下部封板。將油箱底部繼續(xù)將余油抽干凈。使用內(nèi)窺鏡從窗口伸入油箱內(nèi)部檢查有無(wú)異常。更換密封件后重新安裝油箱下部封板。變壓器放油后至變壓器恢復(fù)安裝、密封，總時(shí)間越短越好，最長(zhǎng)不得超過8h。

變壓器油過濾及注油：打開變壓器儲(chǔ)油柜頂部的排氣塞；開啟濾油機(jī)加熱、真空過濾功能將儲(chǔ)油罐內(nèi)的變壓器油注入變壓器內(nèi)，靜放20min；將濾油機(jī)進(jìn)出油管對(duì)調(diào)，開啟濾油機(jī)加熱、真空過濾功能將變壓器內(nèi)的變壓器油抽入儲(chǔ)油罐內(nèi)；繼續(xù)重復(fù)打開排氣塞后工步多次；開啟濾油機(jī)加熱、真空過濾功能將儲(chǔ)油罐內(nèi)的變壓器油注入變壓器內(nèi)；注油至儲(chǔ)油柜有油后，調(diào)小濾油機(jī)出油閥門。注油至儲(chǔ)油柜高度至排氣塞出油后停止濾油機(jī)注油，擰緊排氣塞；對(duì)變壓器箱蓋放氣塞、高壓套管放氣塞、氣體繼電器、散熱器排氣塞排氣。

變壓器熱油循環(huán)：將濾油機(jī)出油管連接到變壓器頂部的50蝶閥上，進(jìn)油管連接到變壓器50活門上。開啟濾油機(jī)加熱、真空過濾功能對(duì)變壓器進(jìn)行熱油循環(huán)6h。取油樣，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行油擊穿電壓檢測(cè)；001#變壓器密封試驗(yàn)：變壓器注油完成后靜放12h 以上。對(duì)變壓器箱蓋放氣塞、高壓套管放氣塞、氣體繼電器、散熱器排氣塞排氣。拆除變壓器吸濕器，對(duì)變壓器充氣施壓0.03MPa，維持24h 以上，檢查確認(rèn)無(wú)滲漏。

變壓器精整、試驗(yàn)：調(diào)整變壓器油位，使油位計(jì)刻度和變壓器油溫對(duì)應(yīng)；對(duì)變壓器箱蓋放氣塞、高壓套管放氣塞、氣體繼電器、散熱器排氣塞再次排氣；使用絕緣電阻測(cè)試儀2500V 檔位測(cè)量高壓繞組對(duì)地及其他繞組、各低壓繞組對(duì)地及其他繞組絕緣電阻和吸收比；對(duì)變壓器取油樣，進(jìn)行外觀、擊穿電壓、水分、介質(zhì)損耗因數(shù)（90℃）、體積電阻率、油中溶解氣體分析、閃點(diǎn)（閉口）、運(yùn)動(dòng)黏度（40℃）、酸值（以KOH 計(jì)）、傾點(diǎn)、水溶性酸（pH 值）檢測(cè)。

觀察運(yùn)行及后續(xù)措施：重新安裝變壓器外部接線。臨時(shí)拆除隔音屏。復(fù)電運(yùn)行，每7天檢測(cè)1次油樣，觀察產(chǎn)氣速率1個(gè)月。確認(rèn)變壓器運(yùn)行正常后，兼顧噪音及溫升，優(yōu)化隔音屏結(jié)構(gòu)并加裝風(fēng)機(jī)，保證可靠運(yùn)行。

綜上，對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行定期的色譜分析和其他預(yù)防性試驗(yàn)是保障可靠運(yùn)行的有效措施之一，通過運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，可減少變壓器故障發(fā)生，提高了供電的可靠性。