一臺(tái)２２０ｋｖ主變壓器絕緣受潮故障的分析處理

周　磊

[摘要]主變壓器絕緣受潮是威脅其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大設(shè)備隱患，文章就一起220kV主變壓器絕緣受潮故障進(jìn)行了分析判斷，介紹了現(xiàn)場(chǎng)采用真空熱油噴淋干燥處理的方法、工藝要求及注意事項(xiàng)。

[關(guān)鍵詞]主變壓器絕緣受潮現(xiàn)場(chǎng)干燥

1概述

主變壓器設(shè)備大多運(yùn)行在露天環(huán)境中，鑒于變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)和環(huán)境因素的影響，變壓器比較易于受潮，特別是運(yùn)行質(zhì)量差的主變壓器更易于受潮。變壓器的絕緣材料都具有一定的親水性，受潮的絕緣材料介質(zhì)損耗會(huì)顯著增加，促使絕緣材料加速發(fā)熱老化以至損壞，從而喪失絕緣性能而擊穿。因此對(duì)受潮的變壓器必須采取切實(shí)可行的措施迅速恢復(fù)其絕緣水平，才能保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合一臺(tái)220kV變壓器受潮故障分析處理實(shí)例，就如何根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷變壓器的受潮情況，選擇適宜、有效的現(xiàn)場(chǎng)干燥處理方法，進(jìn)行了介紹，供類似情況參考。

2故障情況

某變電站主變壓器型號(hào)為OSFPS7-120000／220，1994年4月出廠，1995年1月投運(yùn)，2002年8月3日運(yùn)行中繞組故障燒毀，返廠修復(fù)，更換A相4只線圈和B、C相的35kV 2只線圈，更換全部絕緣件、碟閥、密封件和變壓器油，8月31日重新投入運(yùn)行，2003年10月預(yù)試發(fā)現(xiàn)主變本體介損超標(biāo)(規(guī)程規(guī)定220kV主變壓器20度時(shí)的tg 6值不大于0.6％)，跟蹤發(fā)現(xiàn)變壓器本體介損值逐年呈升高趨勢(shì)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

絕緣油介損達(dá)到2.8％(規(guī)程規(guī)定220kV主變壓器絕緣油運(yùn)行中tg 6值90度時(shí)不大于2％)，其他絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。該變壓器在蝶閥、油流繼電器等處存在多處滲漏油缺陷。

3故障分析與判斷

通過(guò)測(cè)量tg 6可以有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備普遍受潮、絕緣油或固體有機(jī)絕緣材料的普遍老化等絕緣缺陷。絕緣介質(zhì)在電壓作用下都有能量損耗，絕緣介質(zhì)在交流電壓作用下的介質(zhì)損耗有兩種：一是由電導(dǎo)引起的電導(dǎo)損耗，二是由極化引起的極化損耗。介質(zhì)中如無(wú)損耗，則流過(guò)的電流是純無(wú)功電容電流，并超前電壓向量90度。如介質(zhì)中有損耗則電流存在有功分量，其大小可代表介質(zhì)損耗的大小。這時(shí)，總電流與電容電流之間有－6角，該角正切值等于有功電流與無(wú)功電流的比，tg 6越大，有功電流越大，說(shuō)明介質(zhì)損耗越大。如果損耗較大，會(huì)使介質(zhì)溫度不斷上升，促使材料發(fā)熱老化以至損壞，從而喪失絕緣性能而擊穿。因此電氣設(shè)備必須合理控制其介質(zhì)損失角正切值tg 6。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的變壓器受潮故障，選擇適宜、有效的干燥處理方法，對(duì)恢復(fù)變壓器的絕緣水平，保證變壓器的安全可靠運(yùn)行，有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

通常變壓器繞組絕緣介損基本上反映紙的絕緣狀況，油浸紙的介損與其含水量有固定的關(guān)系，在不同溫度下，反映的介損值不同見(jiàn)表2。

對(duì)于運(yùn)行中的220kV變壓器，紙的含水量應(yīng)控制在3％～3.5％以下，與此對(duì)應(yīng)的繞組絕緣介損應(yīng)在0.2％～0.3％左右(20～40℃下)?，F(xiàn)行規(guī)程并沒(méi)有將繞組絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)tg 6值規(guī)定的如此小，是考慮到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的各種誤差。

對(duì)介質(zhì)損失角試驗(yàn)結(jié)果的判斷方法，除應(yīng)與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中的規(guī)定值比較外，還應(yīng)與歷次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較，結(jié)合其他絕緣試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行全面的綜合分析，以判斷設(shè)備的絕緣狀況。在排除了測(cè)試儀器失準(zhǔn)和套管外表面臟污的情況下，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)套管試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，絕緣吸收比和極化指數(shù)也符合規(guī)程要求。從介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)可以判定該變壓器運(yùn)行中受潮。

導(dǎo)致變壓器絕緣受潮的主要原因是水滲漏入變壓器，排除油箱頂部和套管將軍帽密封不嚴(yán)等因素，可能是制造時(shí)干燥不徹底或安裝暴露空氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因。從該變壓器的運(yùn)行情況看，除了在蝶閥、油流繼電器等處存在滲漏油缺陷外，油箱頂部和套管將軍帽均密封良好，因此可以排除這些部位進(jìn)水受潮。

考慮到該變壓器由于繞組燒毀故障搶修工期較緊，不能排除制造時(shí)存在干燥不徹底或安裝時(shí)暴露空氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器油枕膠囊破裂，導(dǎo)致油和空氣直接接觸，分析認(rèn)為這應(yīng)是變壓器受潮的主要原因。盡管從介損數(shù)據(jù)看，該變壓器受潮情況并不是太嚴(yán)重，但由于受潮過(guò)程比較長(zhǎng)，考慮到變壓器本體絕緣材料的親水性，因此決定必須盡快對(duì)該變壓器進(jìn)行干燥處理。

4現(xiàn)場(chǎng)干燥處理方案的確定

由于該站為單臺(tái)主變壓器運(yùn)行，且變壓器受潮情況并不是太嚴(yán)重，因此決定采用現(xiàn)場(chǎng)干燥處理的方法。變壓器現(xiàn)場(chǎng)干燥處理的方法很多，如熱油循環(huán)干燥法、熱風(fēng)干燥法、箱殼渦流加熱干燥法、零序電流加熱干燥法、真空熱油噴淋干燥法等。由于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器恢復(fù)運(yùn)行要求迫切，為提高干燥效果和效率，決定采用熱油循環(huán)和真空熱油噴淋相結(jié)合的方法干燥，即采用加熱功率足夠大的真空濾油機(jī)，先進(jìn)行變壓器體內(nèi)循環(huán)處理變壓器油，待油處理合格后，使用少量(約3t)合格的變壓器油，在變壓器本體上部抽真空，借用變壓器本體上部連通管向本體噴油，從本體放油閥出油，通過(guò)真空濾油機(jī)實(shí)現(xiàn)熱油循環(huán)。這樣既可以凈化處理變壓器油，又可以干燥變壓器本體。

5現(xiàn)場(chǎng)干燥處理的過(guò)程和工藝要求

(1)熱油循環(huán)即常規(guī)的熱油循環(huán)方法。(這里不再贅述)，使油的含水量、色譜、含氣量、擊穿電壓和高溫介損滿足規(guī)程要求即可。

(2)對(duì)變壓器本體進(jìn)行干燥時(shí)，首先啟動(dòng)真空泵，使真空度均勻地提高到104Pa，然后啟動(dòng)循環(huán)油泵。變壓器油開(kāi)始循環(huán)后，再啟動(dòng)加熱器(防止油不循環(huán)而燒壞加熱器)，使熱油在變壓器本體內(nèi)循環(huán)。真空泵持續(xù)運(yùn)行，使變壓器本體內(nèi)部保持全真空。其主要目的是在加熱過(guò)程中，降低水的沸點(diǎn)，加快水分子的運(yùn)動(dòng)速度，使本體內(nèi)的潮氣易于膨脹，便于蒸發(fā)并隨時(shí)通過(guò)真空泵排出，防止絕緣件中置換出的水分二次侵入和表面凝露。

(3)在干燥過(guò)程中，要隨時(shí)監(jiān)視變壓器油的溫度，使其保持在100℃左右，但不得超過(guò)105℃，防止溫度過(guò)高，引起變壓器油的裂化和內(nèi)部絕緣材料的加速老化，影響變壓器的使用壽命；溫度也不可過(guò)低，否則沉積在絕緣件中的水分子運(yùn)動(dòng)速度會(huì)降低，使其不易汽化蒸發(fā)而影響干燥效果。溫度的控制通過(guò)投切分組加熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(4)真空熱油干燥不但效率高、效果好，而且不會(huì)因絕緣件收縮而引起各部緊固件松動(dòng)，因而不需吊罩檢查，可直接進(jìn)行變壓器真空注油。該過(guò)程總共用了96h。

(5)該變壓器真空注油后，靜N48h，進(jìn)行例行試驗(yàn)，全部合格。油介質(zhì)損耗下降到0.3％，變壓器整體介質(zhì)損下降到0.51％(20度)。

(6)此方法雖然簡(jiǎn)便易行，干燥效率高、效果好，但要求箱體要能承受較高的真空度。

(7)防止油溫過(guò)高是此方法要重點(diǎn)注意的事項(xiàng)。在處理過(guò)程中，一定要加強(qiáng)值班，嚴(yán)格監(jiān)視油溫；要注意保證油泵可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦停運(yùn)，要立即斷開(kāi)加熱器電源；油泵運(yùn)轉(zhuǎn)后才允許投入加熱器，反之，切除加熱器后，才可以停止油泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

(8)用于干燥的變壓器油不一定裂化，但由于在100℃高溫時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)有一定程度的老化，性能勢(shì)必下降，因此不宜將其繼續(xù)用于高電壓、大容量的設(shè)備上。

6結(jié)束語(yǔ)

主變壓器作為電網(wǎng)主設(shè)備，其安全運(yùn)行尤為重要，因此要特別加強(qiáng)其運(yùn)行維護(hù)、測(cè)試和故障處理，防止發(fā)生重、特大設(shè)備事故和電網(wǎng)事故。由于變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)容易受潮，且絕緣材料的親水性較好，一旦受潮，析出難度大，所以在運(yùn)行和檢修過(guò)程中要注意防止變壓器受潮。當(dāng)發(fā)生內(nèi)部絕緣受潮后，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇合適的干燥方法。真空熱油噴淋干燥法特別適用于大型變壓器，干燥效果優(yōu)于其他干燥方法?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員了解真空熱油噴淋干燥的基本原理，熟悉干燥的過(guò)程和注意事項(xiàng)，嚴(yán)格按工藝要求檢查試驗(yàn)，是保證和檢驗(yàn)干燥效果、提高效率的重要前提條件。