潜油泵故障引起的主变压器油色谱异常分析与处理

周 大 鹏， 郑 权

(四川华能康定水电有限责任公司，四川 甘孜 626000)

0 引 言

绝缘油中溶解气体的分析和判断是大型电力变压器内部故障检测的主要手段之一，利用特征气体“三比值”法，能够较为准确地对故障类型进行判断。鉴于变压器内部故障的复杂性，当色谱试验数据出现异常时，应结合变压器运行状态检查、红外成像检查、铁芯接地电流测试、预试和运行数据分析、预防性试验等可能的检查手段综合分析判断；强迫油循环冷却的变压器，冷却器潜油泵的线圈短路和轴承磨损等，也可能造成色谱试验数据异常。因此，潜油泵也应重点检查，从而对故障原因作出准确的判断[1]。

1 某电厂试验数据的变化

某电厂2号主变压器为西安西电变压器有限责任公司生产，型号：SFP10-90000/220，容量：90 000 kVA，变比：242±2×2.5%/13.8 kV，连接组别：YN d11，冷却方式：强迫油循环风冷,共配置3组冷却器。潜油泵转速：900 r/min，流量：150 m3/s。2号主变压器于2006年1月1日投运，至今已运行近14 a，期间运行及试验数据正常，未发生过内部故障。2019年3月24日及之前的定期色谱试验数据均正常，但2019年9月10日取样进行的色谱试验数据异常，见表1。

表1 色谱试验数据变化情况(μL/L)

2 异常色谱试验数据分析

2号主变色谱试验异常数据中，总烃含量为816.10 μL/L，超过《GBT7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则》(以下简称导则)规定的注意值150 μL/L，H2含量为128.87 μL/L，接近注意值150 μL/L，C2H2含量为0 μL/L，依据《导则》中规定的“三比值”故障判断法，计算故障类型编码为022[2]，见表2、3。

表2 “三比值法”编码规则

表3 色谱数据“三比值法”分析结果

查阅故障类型判别表，编码022对应故障类型为高温过热，可能导致故障的原因有：引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，层间绝缘不良，铁芯多点接地等。依据《导则》对变压器绝缘油产气原理的说明，因不存在C2H2(乙炔)气体，判断变压器内部不存在放电故障。

3 检查处理及原因分析

3.1 发现异常后复测数据

发现色谱试验数据异常后，多次取油样进行色谱试验，总烃含量及产气率均有增长，试验数据见表4。

表4 色谱试验数据异常后复测数据(μL/L)

备注：a.根据2号主变负荷和油温情况，于9月24日将3号冷却器退出运行；b.10月2日更换1号冷却器潜油泵。

3.2 现场排查

3.2.1 运行情况检查

对运行中的2号主变外观进行检查，变压器油枕油位正常，本体无渗油，未发现本体有明显异音或振动。从观察窗检查瓦斯继电器及其集气盒，未发现有气体。

3.2.2 铁芯接地电流测量

9月23日，复测铁芯接地电流值为13 mA。根据历次测量值，并与同型号、且运行环境相近的1号主变进行对比，结合预试数据分析，认为2号主变铁芯不存在多点接地。

3.2.3 红外成像检查

2019年6月10日，电厂按照定期工作计划对2号主变进行例行红外成像检查，各部温度正常，温度最高点为低压侧钟罩处器身接地铜排连接点，约为57 ℃。发现色谱试验数据异常后，电厂于9月23日、26日两次对2号主变进行红外成像检查，各部温度未见异常。

3.2.4 冷却器潜油泵检查

检查发现1号、3号潜油泵偶尔出现轻微不均匀的异常声音，其他无明显异常，判断该异音为潜油泵轴承磨损所致；测量3台潜油泵电机运行电流、直阻、绝缘电阻，均合格，数据见表5。

3.2.5 运行数据分析

表5 冷却器潜油泵电机电气部分检查数据

对2号主变近三年来在相同边界条件下，同负荷、同环境温度、相同冷却器运行台数情况下的数据进行同比，并与1号主变运行数据进行类比，未发现异常数据。

3.2.6 预试数据分析

分析2号主变近三年预试报告，各试验项目均按照预试计划正常开展，试验数据合格。

3.2.7 复核性预试

2019年10月9日，将2号主变停电进行预试，试验项目包括：铁芯绝缘电阻、绕组直流电阻(运行档位)、绕组绝缘电阻及吸收比、绕组介质损耗、绕组泄漏电流、电容型套管的介质损耗及电容值，各项试验数据合格。

3.2.8 停用冷却器及更换潜油泵

9月24日，将潜油泵有异音的3号冷却器停运；10月2日，更换有异音的1号冷却器潜油泵且经上述处理后，2号主变绝缘油总烃含量趋于稳定；10月19日，将2号、3号冷却器潜油泵一并更换。将更换下来的1号、3号冷却器潜油泵解体检查，电气部分未见异常，但定子、转子之间有明显摩擦痕迹，轴承滚珠有明显摩擦及疑似过热痕迹，见图1。

图1 定子、转子摩擦痕迹及轴承滚珠磨损痕迹

3.3 原因分析和后续处理

根据上述检查和试验情况，判断2号主变由于1号、3号冷却器潜油泵轴承磨损和定转子之间的摩擦造成局部高温，导致绝缘油分解，从而引起本体绝缘油总烃含量超标。2019年10月20日～23日，用真空滤油机对2号主变本体绝缘油进行滤油脱气处理，处理后的绝缘油简化试验及色谱试验数据合格。静止48 h后，2号主变于10月27日投入运行，之后分别于10月30日、11月4日、11月18日、12月18日取油样进行色谱试验，数据均合格。总烃含量、氢气以及各烃类气体含量已趋于稳定,2号主变运行状态正常。滤油脱气处理后历次色谱试验数据见表6。

表6 2号主变滤油脱气处理后历次色谱试验数据(μL/L)

4 结 语

强迫油循环冷却的变压器，其冷却器潜油泵轴承磨损、定转子摩擦产生的局部高温会造成绝缘油过热分解，导致色谱试验数据异常[3]。

色谱试验数据异常时，应结合变压器运行状态检查、红外成像检查、铁芯接地电流测试、历次预试和运行数据分析、预防性试验等可能的辅助检查手段综合分析判断；对于强迫油循环冷却的变压器，还需重点检查潜油泵，从而对故障原因作出准确的判断。

对于潜油泵的检查，除了对常规的声音、振动、温度检查外，还应进行运行电流、直流电阻、绝缘电阻测试[4]，必要时可考虑测量空载损耗及耐压试验。值得注意的是，由于高速流动的绝缘油会迅速将热量带走，即便泵体内由于轴承磨损、叶轮扫膛或线圈短路等形成过热点，红外成像检查也难以发现[5]。

按照厂家技术要求，潜油泵使用8 a左右需进行更换。由于潜油泵转速较高(一般高于900 r/min)，长期运行容易磨损，且不同厂家产品制造工艺等有差异，故实际使用中，可结合变压器冷却方式、环境温度、潜油泵运行时间等因素综合考虑，适当提前更换。同时，设备日常巡检中，要注意检查潜油泵的运行情况，发现异常应及时检查处理。