1 前言
变压器作为电力系统中不可或缺的关键设备,承担着将电能从发电厂高效、安全输送至各类用户的重要任务。在长期的高温高压及重载工作环境下,变压器内部的油介质会受到电场、热场、氧化作用及水分等多重因素的影响,逐渐发生老化,进而可能触发各类电气故障[1]。
变压器油作为变压器绝缘与散热的核心介质,其物理与化学性质分析对于预测和诊断变压器潜在故障具有至关重要的作用。乙炔作为变压器油中可能产生的气体之一,其生成往往与变压器内部的局部放电现象密切相关,这种局部放电若不及时处理,可能会导致变压器的损坏[2]。因此,在变压器的交接实验及局部放电试验中,对乙炔的监测显得尤为重要。一旦乙炔含量超出规定限值,即表明变压器内部可能存在异常,须立即进行排查与处理,以确保变压器的稳定运行。据此,对变压器中乙炔超标现象的深入分析与有效处理不仅对保障电网的稳定运行具有重要意义,同时也对提升变压器的可靠性与延长其使用寿命发挥着关键作用[3]。
针对变压器乙炔超标的研究已经开展了较多,主要集中在乙炔的来源和影响因素的分析及其对变压器的影响等方面。文献[4]针对某电力公司220kV变压器的乙炔超标问题,利用气相色谱法进行了实验分析,并采取相应的处理措施,最终解决了该问题。文献[5]从油泡检测和气体分析两个方面对500kV变压器乙炔超标原因进行了分析,提出相应的预防措施。可以看出,已经对变压器乙炔超标的分析和处理进行了较多的研究,但是在具体问题的发生和处理中,针对不同的变压器情况需要具体分析,寻找合适的处理方法。为此,文中针对一起电厂主变压器交接试验局部放电试验后变压器油中乙炔超标的缺陷,进行了全面分析并提出了针对性处理方案,经过处置后找到了变压器内部含乙炔量超标的主要原因。
2 变压器交接试验及问题分析
2.1 变压器交接试验
变压器交接试验是确保变压器在正式运行前满足设计规范要求的重要环节,其目的在于验证变压器的各项性能指标是否达到预定标准,从而保障其在运行过程中的安全性与可靠性。常规试验项目包括短路阻抗测试、空载损耗测定、负载损耗测定以及电压比测试等。这些试验能够基本评估变压器的性能状况。
除了上述常规试验之外,变压器交接试验还涵盖了若干特殊试验项目,如局部放电试验和油中乙炔含量测试等。这些特殊试验能够更加深入地对变压器的功能进行全面检测,同时对变压器可能存在的潜在问题进行早期识别和及时处理。在对某电厂主变压器进行交接试验的过程中,检测到局部放电信号和油中乙炔含量均存在超标现象。这些异常情况的发现,不仅暴露了变压器在运行中可能遇到的问题,而且对电力系统的稳定运行构成了潜在威胁。
2.2 局部放电问题分析
局部放电现象是变压器运行中常见的一种故障,其根本原因通常归咎于变压器内部介质的缺陷或电场分布的异常。局部放电的发生不仅会干扰变压器的正常工作,还可能加速电气设备的老化过程,导致设备损坏。在极端情况下,局部放电甚至可能触发火灾或爆炸事故,对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。因此,对变压器中的局部放电问题进行深入分析与有效处理,对于确保变压器的可靠运行和电力系统的安全稳定至关重要。
在进行变压器交接试验时,若发现局部放电信号超出正常范围,应立即采取综合诊断措施。结合油色谱检测与局部放电检测的方法,对变压器进行全面分析,是一种行之有效的策略。油色谱检测能够识别变压器油中的微量金属粒子或其他杂质,这些指标可能暗示变压器内部存在缺陷。同时,局部放电检测能够直观地捕捉到变压器内部的局部放电活动。通过对这两项检测结果进行综合分析,不仅可以准确地定位局部放电的发生区域,还能深入探究局部放电的根本原因,从而实施有针对性的解决方案。
2.3 油中乙炔超标问题分析
变压器油中乙炔含量超标是变压器运行中较为常见的问题之一。这一现象通常是由于变压器内部发生局部放电或其他破坏性因素引起的。油中乙炔含量的异常升高不仅会干扰变压器的正常运行,还可能潜藏安全风险,因此,对于检测到油中乙炔超标的变压器,及时采取有效措施进行处理,具有极其重要的现实意义。
在执行变压器交接试验过程中,一旦发现油中乙炔含量超出正常水平,应立即采取相应的诊断与处理措施。一种可行的方法是对变压器油进行采样并送至专业实验室进行乙炔含量的精确检测。若检测结果确认乙炔含量确实超标,此时可以采用升温处理的方式来降低油中乙炔的浓度。具体操作流程包括将变压器油加热,利用加热过程中乙炔的挥发性,逐步降低油中乙炔的含量。待油中乙炔含量降至安全水平后,便可终止升温处理。
3 缺陷概述
2022年3月22日,某电厂#1号主变压器进行交接放电试验。对A相进行局部放电试验加压至6kV时,突然出现放电现象,中压/高压局部放电量约1500/5600pC;再次将电压加压至19kV时,中压/高压局部放电量约1800/9500 pC;当试验电压达到25kV时,中压/高压局部放电量约2000/12000pC。然后通过改变加压方式进行了多次重复试验,试验电压从4kV升至25kV中压/高压局部放电量在1600~2000/5500~12500pC之间波动,为避免设备损坏,试验人员终止了此次试验。整个试验加压程序如图1所示。1号主变反复出现放电现象试验人员定论为1号主变局部放电不满足相关标准要求。
针对#1号主变压器反复出现放电现象,试验人员查看主变压器进行局部放电试验前变压器本体绝缘油色谱试验数据结果,见表1。
按照新装变压器油中溶解气体含量应满足总烃≤20μL/L;H2≤30μL/L;C2H2≤0.1μL/L。从表1数据分析,局放试验前1号主变压器本体绝缘油中没有乙炔含量。对1号主变压器进行局部放电试验后变压器本体绝缘油色谱试验数据结果见表2。
从表2数据分析,局放试验后#1号主变压器本体绝缘油中乙炔含量超过投运前标准。
4 处理方案
4.1 局部放电问题的处理方案
为了彻底解决变压器内部的局部放电问题,本研究采用了油色谱检测与局部放电检测相结合的方法,对变压器进行了全面的分析,以识别导致局部放电的根本原因,并实施了针对性的处理措施。具体操作流程如下:
(1)从变压器中采集油样,送至实验室进行油色谱检测;
(2)利用局部放电检测仪对变压器内部进行局部放电检测,并详细记录检测数据;
(3)对油色谱检测结果与局部放电检测结果进行综合对比分析,以准确找出引发局部放电的根源;
(4)依据分析结果,采取针对性的措施,如更换变压器油或更新局部放电检测设备等。
4.2 油中乙炔超标问题的处理方案
针对变压器油中乙炔含量超标的问题,本研究提出了一种通过升温处理来促进油中乙炔挥发的方法。具体操作步骤如下:
(1)采集变压器油样,并将其送往实验室以检测乙炔含量。
(2)若检测结果显示油中乙炔含量超标,应对变压器进行升温处理,以加速油中乙炔的挥发过程。在进行升温处理时,必须严格控制处理的时间与温度,以避免对变压器造成任何负面影响。
5 处理效果验证及分析
5.1 实验方法
为了深入探究变压器内部的局部放电问题,本文采用了一台高精度局部放电检测仪对变压器进行了详细的内部检测。此外,选取了若干典型的变压器油样,进行了油色谱检测和乙炔含量的精确测定。在处理过程中,不仅更换了部分设备,还对相关设备的参数进行了精细调整,旨在达到最优的处理效果。针对油中乙炔超标问题的实验方法如下:①利用高真空滤油机对主体油加热至65℃,并进行60h的循环处理;②整体充气排油15h,以确保油中气体充分排出;③对变压器本体进行反复检查,确保无任何漏点或缺陷;④将变压器主体箱抽至真空状态,并分三次进行注油,以确保油的质量和性能;⑤利用高真空滤油机对主体油加热至70℃,再次进行72 h的循环处理,以达到以下指标:耐压≥70 kV,含水量≤10×10-6,含气量≤0.5%,介损≤0.2%,颗粒度≤1000个;⑥进行油样采集和化验,以确保处理效果达到预期标准。
5.2 试验验证
#1主变压器经重新注油静置后进行试验,试验方法与第一次试验一样。试验后变压器本体绝缘油色谱试验数据见表3。
试验得出如下结论:#1主变压器内部可能有气泡,虽然长时间静置,但变压器本体油内仍然存有部分气泡释放,随着变压器加压的进行气泡被完全释放。经过变压器油的再次热循环后不存在空气,所以再次进行试验时放电消失,变压器油中乙炔含量也满足标准。
6 结束语
在对某电厂#1变压器进行进站交接试验、油色谱检测以及局部放电检测的过程中,发现变压器油中的乙炔含量超出了正常范围。通过对超标现象的深入分析旨在探究乙炔超标的成因,并据此提出针对性的处理措施。为了验证所提处理措施的有效性,采取了实验验证的方法。通过对比处理前后变压器油中乙炔含量的变化情况,结果表明,采取的处理措施能够显著降低油中乙炔的含量,从而有效消除了由乙炔超标带来的安全隐患,确保了变压器的安全稳定运行。