一起110 kV 變壓器油中乙炔問題分析和處理

張金良，季 煒，趙永亮，宋文信，侯全兵

（山東電力設(shè)備有限公司，山東 濟南 250022）

0 引言

在充油電氣設(shè)備試驗和運行過程中，監(jiān)測油中溶解氣體的組分和含量是分析電氣設(shè)備是否存在故障的重要的、有效的措施之一，再結(jié)合電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、檢修、電氣試驗、運行狀況等進行綜合判斷，往往可得到正確的結(jié)論。以一起110 kV 變壓器局部放電試驗后油中產(chǎn)生乙炔問題為例，通過對變壓器油中各特征氣體含量、電氣試驗結(jié)果、變壓器解體檢查情況、變壓器鐵芯生產(chǎn)流程進行分析，對油中乙炔產(chǎn)生的原因進行了診斷，為類似問題的分析提供參考。

1 故障概況

某110 kV 變壓器型號為SZ11-50000／110，額定容量為50 MVA，高壓側(cè)額定電壓115 kV，有載調(diào)壓開關(guān)共有±8 檔（共17 個檔位），電壓最大調(diào)整范圍為±10%，每檔調(diào)整電壓為1.25%，低壓額定電壓為10.5 kV。接線方式為YNd11，短路阻抗為16.66%。

2019 年3 月31 日，試驗人員對該變壓器進行局部放電試驗過程中，發(fā)現(xiàn)在試驗電壓下，高壓三相局部放電量均小于50 pC，滿足技術(shù)協(xié)議和標準要求。局部放電試驗后進行絕緣油色譜分析，結(jié)果如表1 所示，發(fā)現(xiàn)乙炔體積分數(shù)為0.82 μL／L，標準要求出廠和投運前油中乙炔為0，故該項存在異常。

表1 絕緣油色譜分析數(shù)據(jù) μL／L

2 診斷分析

2.1 變壓器絕緣油色譜分析

依據(jù)GB／T 7252—2001 《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，對油色譜數(shù)據(jù)進行三比值法分析，編碼組合為022，故障類型為高溫過熱（高于700 ℃）。標準中列舉的故障實例有分接開關(guān)接觸不良、引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、鐵芯多點接地等。

2.2 局部放電試驗分析

局部放電試驗時，在低壓側(cè)施加勵磁電壓，勵磁電流流經(jīng)變壓器低壓繞組和低壓引線，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，高壓繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓。變壓器油中存在乙炔的問題發(fā)生在局部放電試驗環(huán)節(jié)，且故障性質(zhì)屬于高溫過熱，因此，應(yīng)從可能引起變壓器熱故障的繞組、引線、鐵芯的異常方面進行分析。

2.3 電壓比試驗

測試高壓繞組與低壓繞組的電壓比，結(jié)果見表2，測試結(jié)果滿足GB 1094.1—2013 《電力變壓器 第1 部分：總則》中的要求?？纱_定變壓器繞組匝數(shù)正確，繞組與開關(guān)等引線連接正確。

表2 電壓比試驗數(shù)據(jù)

2.4 繞組直流電阻試驗

測試繞組直流電阻，試驗溫度12 ℃，高壓側(cè)和低壓側(cè)繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)見表3 和表4，試驗結(jié)果滿足GB／T 6451—2015 《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》中的規(guī)定。據(jù)此可排除繞組連接處、引線與套管、引線與分接開關(guān)、引線與引線的連接異常。

表3 高壓繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)

表4 低壓繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)

2.5 鐵芯、夾件絕緣電阻測試

測試鐵芯、夾件絕緣電阻，鐵芯和夾件的絕緣電阻均大于2 000 MΩ，滿足GB 1094.1—2013《電力變壓器 第1 部分：總則》中對鐵芯和夾件絕緣的要求?？梢耘懦儔浩麒F芯存在多點接地的問題。綜合上述分析，認為由鐵芯其他異常導(dǎo)致油中產(chǎn)生乙炔的可能性較大。

3 變壓器解體檢查

為進一步確定問題原因，消除變壓器故障，對變壓器進行解體檢查。變壓器吊罩后，器身和鐵芯表面未發(fā)現(xiàn)任何異常。在拆除低壓側(cè)上鐵軛時，在變壓器C 相位置的上鐵軛下部和器身塞板間發(fā)現(xiàn)硅鋼片邊絲，見圖1。與硅鋼片邊絲直接接觸的器身塞板上存在明顯的燒蝕痕跡，見圖2。器身進一步解體，未見其他異常。

圖1 硅鋼片邊絲

圖2 燒蝕的器身塞板

4 原因分析與處理措施

4.1 直接原因

變壓器解體過程中，在上鐵軛與器身塞板間發(fā)現(xiàn)硅鋼片邊絲，硅鋼片邊絲為長條狀，會造成鐵芯級間短接。局部放電試驗時，硅鋼片邊絲造成的級間短接和用于鐵芯接地的級間連接銅片形成的回路中感應(yīng)出電壓，回路中產(chǎn)生大的故障電流，大電流使得硅鋼片邊絲過熱，絕緣油裂解產(chǎn)生乙炔，絕緣件燒蝕。

4.2 硅鋼片邊絲來源

通常情況下，工廠內(nèi)采購硅鋼片大料，大料寬度為980 mm 或1 000 mm。通過硅鋼片縱剪線將硅鋼片裁剪成每級需要的寬度。再通過硅鋼片橫剪線將縱剪后的硅鋼片裁剪成鐵芯疊積時需要的片型。110 kV 變壓器鐵芯疊積時不疊上鐵軛，待線圈組套裝完成后，再插上鐵軛。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，硅鋼片邊絲的產(chǎn)生應(yīng)在橫剪環(huán)節(jié)。硅鋼片橫剪時，刀具的剪切出現(xiàn)偏差，即會在理論片型的基礎(chǔ)上出現(xiàn)邊絲，見圖3。帶有邊絲的成品硅鋼片在裁剪線上自動行進或堆垛過程中，邊絲斷掉，夾在硅鋼片間。線圈套裝完成后，插上鐵軛時，邊絲從片間滑落，遺留在上鐵軛與器身塞板之間。

圖3 出現(xiàn)邊絲的硅鋼片

4.3 處理措施

變壓器徹底解體后，對硅鋼片、絕緣件、線圈等做全面檢查，清理異物，更換損壞的絕緣件后變壓器復(fù)裝，經(jīng)處理后各項電氣試驗和絕緣油色譜分析數(shù)據(jù)正常。

5 結(jié)語

通過對變壓器油色譜分析、診斷試驗分析和對變壓器解體檢查，確定了因硅鋼片邊絲導(dǎo)致了變壓器內(nèi)部過熱故障。再一次證明了變壓器生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)對異物控制的重要性。在變壓器各生產(chǎn)工序當中，除了保證變壓器的生產(chǎn)環(huán)境、工裝設(shè)備、原材料等的清潔外，對生產(chǎn)設(shè)備異常狀態(tài)可能導(dǎo)致的變壓器缺陷也應(yīng)引起足夠的重視。