全密封式電力變壓器瓦斯保護動作及滲漏油故障研究與治理

馮 樂

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林719319）

1 動力變故障情況及設(shè)備概況

1.1 動力變故障現(xiàn)象

陜西北元化工集團股份有限公司化工分公司有4臺低壓10/0.4 kV動力變壓器在運行過程中出現(xiàn)瓦斯保護頻繁動作和頂部滲漏油的現(xiàn)象，特別是在夏季高溫季節(jié)，此類故障現(xiàn)象更為明顯，這4臺變壓器分別是1#、2#、3#聚合變和2#蒸發(fā)變。

1.2 動力變運行參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點

化工分公司這4臺變壓器是S9-M系列全密封式電力變壓器，與普通S9系列電力變壓器最明顯的特征就是沒有外接儲油柜，且變壓器整體高度和體積較同容量普通外接儲油柜的變壓器略小，此類型變壓器是在普通外接儲油柜變壓器的基礎(chǔ)上改良后的新型產(chǎn)品。此類型號的變壓器最大的特點是油箱壁采用波紋片組成，變壓器油升溫體積膨脹時，油箱壁波紋片被壓縮；絕緣油降溫體積收縮時，油箱壁波紋片在大氣作用下自行伸長，其波紋片是一個膨脹體，容積可隨變壓器油溫的變化而產(chǎn)生膨脹與收縮。全密封電力變壓器就是依靠波紋片本身的彈性膨脹來補償變壓器溫度變化所引起的箱內(nèi)壓力變化的。動力變運行參數(shù)見表1。

表1 動力變運行參數(shù)統(tǒng)計表

1.3 變壓器預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)

（1）變壓器電阻試驗數(shù)據(jù)（見表2）

表2 變壓器直流電阻和絕緣電阻試驗數(shù)據(jù)表

（2）變壓器油樣色譜分析試驗數(shù)據(jù)（見表3）

表3 變壓器油樣色譜分析試驗數(shù)據(jù)表

從以上變壓器的直流電阻、絕緣電阻、油樣色譜分析等試驗數(shù)據(jù)判斷這4臺變壓器的絕緣合格，不影響正常運行，同時也排除了變壓器因內(nèi)部故障導致瓦斯保護動作的這個因素。

2 動力變瓦斯保護動作原因分析

（1）全密封電力變壓器“三合一”型保護裝置瓦斯繼電器動作靈敏

全密封電力變壓器采用壓力釋放和輕、重瓦斯“三合一”型多功能保護裝置對變壓器本體進行保護，它對油位的變化較為敏感，當瓦斯氣體繼電器內(nèi)的油位下降至距底面大約1 cm時便會引起瓦斯繼電器接點閉合，瓦斯保護相應(yīng)動作。全密封電力變壓器雖然有一定的優(yōu)點，但不適合溫差變化較大的嚴寒地區(qū)，因為波紋片油箱的補償體積相對較小，在溫差變化較大的北方嚴寒地區(qū)，變壓器油位也隨之變化較大，特別是在冬季油位降低后極易引起瓦斯保護動作。

（2）變壓器波紋油箱收縮性能降低導致冬季缺油，變壓器油位降到氣體繼電器以下，造成輕瓦斯動作

1#、2#、3#聚合變和2#蒸發(fā)變由陜西銅變實業(yè)股份有限公司生產(chǎn)制造，這4臺全密封電力變壓器從2003年運行至今已經(jīng)接近18年之久，其波紋油箱的收縮性能隨之降低，進入冬季后氣溫較低，加之全密封電力變壓器本體沒有外界儲油柜的及時補償功能，變壓器油位下降幅值相對較大，經(jīng)常出現(xiàn)缺油現(xiàn)象，當變壓器油位降到氣體繼電器以下時，便會引起瓦斯繼電器接點閉合而出現(xiàn)輕瓦斯保護動作告警的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，化工分公司變壓器出現(xiàn)頻繁瓦斯保護動作告警主要集中在冬季，例如3#聚合變在2019年12月11日、12月31日出現(xiàn)了輕瓦斯告警，2#蒸發(fā)變在2019年12月4日出現(xiàn)了輕瓦斯告警，電氣人員在對變壓器進行補油后恢復(fù)正常。

3 動力滲漏油故障原因分析

（1）波紋油箱收縮性能降低，箱蓋墊子老化、密封不嚴

全密封電力變壓器內(nèi)部與外部完全隔絕，主要依靠波紋片的膨脹和收縮性能，通過改變油箱內(nèi)部體積大小來調(diào)節(jié)和適應(yīng)環(huán)境溫度變化引起變壓器油體積變化的。在冬季給變壓器加油后，到了夏季高溫季節(jié)，變壓器本體油體積膨脹，由于其波紋片油箱收縮性能的降低，無法及時調(diào)節(jié)變壓器油箱內(nèi)的壓力，導致變壓器油箱內(nèi)壓力增大，加之變壓器運行時間較長，其箱蓋密封墊子的老化，在夏季高溫季節(jié)極易導致變壓器滲漏油情況的發(fā)生。

（2）變壓器箱蓋上的油位表、套管等密封不嚴

變壓器箱蓋上的油位表、套管等如果出現(xiàn)密封不嚴的現(xiàn)象，變壓器油箱內(nèi)將與外接大氣相通，波紋片的膨脹與收縮性能也會大大降低。在冬夏季節(jié)溫度變化時，遇冷油位下降而產(chǎn)生缺油，遇熱時油位又會上升，導致油位表、套管等密封不嚴處發(fā)生滲漏油的現(xiàn)象。

4 動力變瓦斯保護動作及滲漏油故障治理措施

4.1 根據(jù)油位表指示及時進行補油或放油

鑒于全密封電力變壓器對環(huán)境溫度變化較為敏感，必須在冬夏季節(jié)，按照油位表指示及時對變壓器進行補油或放油，確保變壓器油位處于正常位置。需要注意的是，在夏季變壓器出現(xiàn)低油位時，一定要準確判斷。因為隨著夏季環(huán)境溫度的增高，變壓器內(nèi)部會有殘留的氣泡不斷地溢出，使油位計內(nèi)油面隨著氣壓的上升而受壓下降造成油位面不可見。對于上述情況，應(yīng)先將油位計頂部放氣塞緩慢松開進行排氣，注意油面是否上升，如果油位面上升到可見時，則證明變壓器不缺油；如果油面沒有上升，則證明變壓器缺油，再進行補油。

4.2 變壓器注油不得超過油位指示上限，以免造成波紋油箱波紋彈性芯體變形損壞

給變壓器注油時，一定不得超過油位指示上限，如果將變壓器油加滿超過上限，當變壓器運行溫度上升后，變壓器油體積隨之增大，會使波紋油箱波紋彈性芯體長期受壓而變形損壞。波紋油箱工作原理類似于彈簧，在彈性限度內(nèi)，波紋片可以持續(xù)收縮而無損傷，但是一旦因外力作用超出其彈性限度，便會造成波紋彈性芯體變形而損壞，導致變壓器波紋油箱的收縮性能大大降低。

4.3 更換變壓器箱蓋、高低壓套管密封墊子，確保變壓器滲漏油處密封嚴密

現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，變壓器滲漏油的部位主要集中在變壓器的箱蓋和高低壓套管處，通過緊固螺絲是不能徹底解決滲漏油問題的，因為變壓器使用時間較長，變壓器箱蓋、高低壓套管密封墊子已經(jīng)失去彈性，只有更換新的墊子才能徹底解決變壓器滲漏油的問題。

4.4 給變壓器增加外接儲油柜，增大變壓器本體油箱補償性能

通過以上處理措施只能減少全密封電力變壓器冬季低溫缺油后瓦斯保護動作的次數(shù)，緩解變壓器夏季高溫后出現(xiàn)的滲漏油現(xiàn)象。要徹底解決以上問題，就要從根本上解決變壓器波紋油箱補償性能不足和變壓器箱蓋和套管密封墊子老化的問題，如果得不到徹底解決，變壓器在運行過程中會存在以下風險，一是當變壓器瓦斯保護動作后，影響變壓器故障原因的判斷和查找，如果誤把變壓器內(nèi)部故障診斷為變壓器缺油引起的誤動作，那么送電后將導致變壓器內(nèi)部發(fā)生更為嚴重的短路故障。二是當變壓器缺油后，變壓器本體油箱內(nèi)因缺油而形成負壓，如果變壓器箱蓋和套管密封不嚴，空氣將直接通過密封不嚴處進入變壓器內(nèi)部，導致變壓器油直接和空氣接觸，致使變壓器油絕緣性能降低，最終導致變壓器內(nèi)部線圈絕緣擊穿，造成變壓器短路燒毀事故。

給變壓器增加外接儲油柜后，無論是在冬季或者夏季，變壓器本體油箱內(nèi)油體積的膨脹和縮小將直接由外接儲油柜內(nèi)的油進行補償，變壓器本體油箱不會存在缺油的現(xiàn)象，且變壓器本體油箱內(nèi)一直處于正壓狀態(tài)，外接儲油柜和外界空氣通過呼吸器內(nèi)硅膠的干燥和過濾后保持正常的呼吸，也不會導致變壓器油進水。

綜上所述，治理化工分公司4臺低壓10/0.4 kV全密封電力變壓器瓦斯保護頻繁動作和頂部滲漏油現(xiàn)象的根本措施有兩點：一是給變壓器增加外接儲油柜，增大變壓器本體油箱的補償性能；二是更換變壓器箱蓋、高低壓套管密封墊子，確保變壓器本體密封嚴密。