220kV变压器油色谱超标原因分析及处理措施|淄博市临淄勤润油脂化工厂

某电厂二期工程为2台660 MW机组，分别于2009年9月和2009年12月投产，启动备用变压器（简称“启备变”）型号为SFFZ-63000/220，调压方式为有载调压，出厂日期为2008年2月，其中，有载开关型号为MⅢ-350Y-72.5/C-10193WR，出厂日期为2007年。
1　变压器油色谱超标情况
2017年11月22日，取油样发现2号启备变本体油色谱试验数据异常。2号启备变油化试验数据，见表1。
表1可看出，氢气体积分数为401.28 µL/L，总烃体积分数为达到390.55µL/L，乙炔体积分数达到282.72µL/L，乙炔的体积分数远远超过标准注意值，较上一年度试验结果明显增长。
本体油耐压试验结果55kV，有载开关油耐压试验结果42kV，均满足规程要求。当日取油样进行复试，试验结果前后偏差不大，排除试验过程的影响。
2号启备变投运后带电测试及停电试验都没有发现异常，缺陷发现前，天气良好，无线路及母线跳闸故障发生，启备变无过负荷运行历史。
2　变压器油色谱超标原因分析
油色谱试验结果三比值编码是202，根据三比值结果判断设备内部存在低能量放电。特征组分气体乙炔含量严重超出注意值，总烃中乙炔和乙烯体积分数增长较为明显，氢气体积分数也有增长，但明显小于乙炔增长速率，综合分析，怀疑启备变内部可能存在火花放电。
判断导则比值C2H2/H2＞2认为是有载向本体油箱渗漏造成，此次试验C2H2/H2是0.70，不满足该判据。鉴于其他特征气体增长相比乙炔不显著，C2H2/H2异常增长，且有载开关油室气体含量和切换次数和产生污染的方式（通过油或气）有关，C2H2/H2也不一定大于2，因此判断为有载开关渗漏可能性较大。
CO、CO2体积分数变化很小，分析认为启备变内部缺陷没有涉及固体绝缘，即故障点没有位于绕组绝缘内部。启备变本体内部乙烯含量并不太高，基本排除电回路内部过热可能。
综上所述，启备变有载分接开关在切换过程中会产生火花放电，有载开关油室向本体渗漏可能性较大，造成2号启备变本体色谱出现异常。
3　变压器检查情况
3.1　带电检测
2号启备变历年带电测试未发现异常，11月22日对2号启备变进行了带电测试，高频局部放电未发现异常放电信号特征图谱，红外热像检测未发现明显过热点，铁心接地电流测试结果在1.5mA左右，远小于100mA的标准注意值，排除铁心多点接地可能。
3.2　停电试验及检查情况
11月25日对有载开关进行了吊检，现场检查未发现接触不良及过渡电阻异常情况，将有载开关油室油全部放出，利用启备变本体与有载开关油室的压差进行检查，未发现启备变本体油向有载渗漏情况，将启备变本体油枕上方施加0.03 MPa压力，未发现有载开关油室有渗漏情况，因此排除了有载开关油室渗漏导致启备变本体乙炔含量严重超标的可能。
对启备变进行直流电阻、绕组连同套管的介损及电容量测试、铁心绝缘电阻测试，与初始值比较均未发现异常，排除绕组电回路接触不良导致特征气体异常可能，同时佐证了铁心不存在多点接地情况。
11月26日对启备变进行频响法绕组变形、阻抗法绕组变形测试，测试结果均未发现异常，数据纵、横比偏差均在规程要求偏差范围内，排除了绕组存在变形的可能。同时进行局部放电测试，加压方式采用低压侧励磁，高、中侧中性点直接接地，从高压套管取信号的方式，分接开关处于1分接位置，环境背景在50～60 pC，1.5Um 电压下，高压侧三相局部放电量均小于200pC，远小于标准要求的500pC，试验前后启备变本体油样乙炔体积分数无明显增长，试验表明变压器内部放电故障不具有连续性。综合以上检查情况，判断启备变内部可能存在不连续的火花放电。
11月27日对启备变进行吊罩检查，排净变压器本体绝缘油，拆除启备变所有附件，吊开启备变大罩，检查温度计座套、穿心螺杆、绕组压钉、铁心接地线与硅钢片的连接排均无放电痕迹，油箱底部无金属粉末或异物，检查发现有载开关分接选择器极性转换触头三相动静触头正常接触位置没有放电痕迹（见图1），触头端部均有放电烧蚀痕迹（见图2）。
对于正反调压有载开关，在极性转换触头动作过程中（见图3），调压绕组瞬时与主绕组分离，调压绕组会瞬间悬浮，此时在极性触头断口（0→＋、0→－）间会产生恢复电压，此恢复电压的大小取决于相邻绕组的电压以及分接绕组与相邻绕组与对地部分之间的耦合电容，当恢复电压超过一定值时，在极性触头断口间可能会引起放电，从而在启备变本体中产生乙炔气体。
根据极性触头的烧损点在端部位置而非正常接触位置的现象，可以确定该次故障原因就是极性开关触头动作时因恢复电压过高引起的。
4　处理措施及效果
M型开关用于220kV变压器，按照经验公式计算，一般恢复电压不会超过允许值，但有极个别的情况，恢复电压可能会高于允许值，需要加装电位电阻进行限制。结合现场解体检查情况综合分析，确定处理措施为，将2号启备变有载开关分接选择器进行更换，并增加电位电阻降低此恢复电压值。
4.1　处理过程
12月10号对有载开关分接选择器进行了整体更换，新安装的分接选择器所有紧固件紧固良好，手摇操作分接选择器1→n和n→1方向分接变换，逐档检查分接选择器触头分合动作和啮合情况（见图4）均正常。
加装板式电位电阻（见图5），使调压线圈始终有一个电位连接进行限制，在检查电阻外表面完好，测量电阻阻值正常后,检修人员从变压器人孔进入，借助中压中性点的立杆对有载开关的电位电阻进行固定。
有载开关加装电位电阻完毕后，检查有载开关本体指示位置和操作机构以及远方指示位置，三者一致，进行有载开关正反圈数的联结校验，然后手摇操作一个循环，检查传动机构动作灵活，电动机构箱中的连锁开关、极限开关、顺序开关均正确动作，电动逐级操作2个循环，检查远方、就地操作，紧急停止按钮与电气限位开关的电气连锁动作均正确。
4.2　处理效果
12月13日对启备变进行修后试验，直流电阻试验、电压比试验、绕组绝缘电阻和吸收比试验、绕组及套管介质损耗因数与电容量试验、分接开关过渡波形试验、有载开关分离角试验、外施交流耐压试验、局部放电试验等均满足规程及厂家技术文件要求，跟踪局放前后启备变油色谱试验无异常变化，当日下午2号启备变投入运行。正常运行后，跟踪启备变油色谱数据无异常变化，试验数据见表2。
5　措施及建议
建议加强对大型油浸式变压器油化跟踪试验，在理性取样过程中，检查开关极性触头是否动作过。如果极性触头动作过，增加一次本体取样，检查变压器本体内部乙炔含量是否存在异常增长：如果无异常，说明开关极性触头动作时的恢复电压在正常范围，可继续安全运行。带有载分接开关的变压器本体内乙炔含量异常增长，首先考虑与该缺陷相同，考虑加装电位电阻解决。

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