变压器是供配电系统中的重要组成部分,当变压器发生故障时,会对供电设备的安全平稳运行造成极大的危害,特别对化工厂的一级负荷而言,变压器的健康状态,显得尤为重要。定期对变压器内部绝缘油进行取样后的色谱分析法,是检测变压器是否处于正常状态的最为有效的分析方法之一。也是作为判断变压器是否存在潜在隐患的依据。
1、问题的提出
为了提高化工厂供配电系统的运行稳定性,确保一级负荷安全可靠运行,开展对变压器潜伏性故障的早期预报和准确判断故障类型显得尤为重要。事实上,当油浸式变压器中产生局部过热、局部放电或电弧放电时,其中的变压器油、绝缘材料可能被分解成气体。气体中含有CH₄、C₂H₂、CH₃CH₃等烃类及H₂、CO、CO₂等其它气体。这些气体大都溶于变压器油中,在油浸式变压器故障诊断中,普遍采用变压器油色谱分析法分析油中溶解气体,以便能够尽早发现变压器内部潜伏性故障,这是监督保障变压器安全运行的一个重要手段。2015 年七月初,车间对厂区运行的变压器油例行取样送检,检测报告中出现了2 号聚合变压器油中乙炔、总烃气体含量超标(2#聚合变压器具体铭牌参数:产品型号 S11-2500/35;额定容量2500kVA;额定电压及分接范围(35±1×5%)/0.4kV);变压器特征气体注意值见表1,2#聚合变压器油色谱分析值见表2。
从表2数据表中可以分析出变压器油中溶解的总烃、乙炔含量均超过了注意值,变压器内部确实存在潜在隐患,判断油浸式变压器故障类型采用三比值法进行计算:C₂H₂/C₂H₄=1.14;CH₄/H₂=130.61;C₂H₄/C₂H6=19.22;根据比值范围内的编码规则可得三比值编码为122,2#聚合变故障类型属于高能量放电,特征气体法判断为严重过热性。且由于CO含量大于300μL/L,按照色谱分析法判断故障为“高能量放电兼有过热,且固体绝缘处有故障”。经过对变压器返厂吊芯检查发现导电杆绝缘层处有小孔洞,因长期放电导致特征气体超标。
2、应对的措施及实施过程
返修变压器所带负荷由 1#聚合变压器承载聚合I/II段负荷。由于返厂维修时间长,为确保一级负荷安全平稳运行,现将同型号 2#公用变压器(符合变压器并列的条件)停用,并装至聚合II段,补上2#聚合变压器的空缺;待变压器重新投运一段时间后,又对其进行了取油样送检,色谱分析结果见表3。
通过色谱分析结果发现变压器特征气体中氢气含量严重超标,怀疑在运输及装设过程中变压器停运受潮,油中的含水量升高,采取真空滤油机加热至50℃进行热油循环滤油的方法,取样合格后静置24小时后投入运行。投运一段时间后,继续取样分析,结果见表4。
通过分析结果发现变压器油中氢气的含量有明显升高的趋势,由于变压器内部没有故障点,采用更换新变压器油的方法;另外一方面对聚合II段进行谐波检测,结果见表5。
检测数据显示聚合II段谐波总畸变率、5次、7次谐波电流均超过了允许标准值,谐波电流的超标,会引起变压器内部局部过热,同时也加快了内部绝缘材料、绝缘漆等对氢气的释放速度。为此,我们采取在聚合二段加装一台有源滤波柜,使得滤波后的奇次谐波、总畸变率达到允许值以下。后期又陆续对变压器油进行了跟踪分析,数据结果显示未见异常,具体数据见表6。
3、结束语
通过此次变压器油色谱分析多次出现的问题,氢气的组分增长速度较快,同时油中乙炔、总烃值也较小,微水含量合格的情况下,确保变压器密封状态良好的条件下,可以排除变压器内部缺陷故障。电力变压器的健康状态是化工厂安全平稳运行的保证。准确判断变压器潜在故障的类型,也是电力从业者的职责。