500k V主变油中乙炔含量超标的分析、检测与处理

陈 超 钱 聪

（国网江苏省电力有限公司超高压分公司南通运维站）

0 引言

变压器是电力系统中的重要电气设备之一，变压器的安全运行对电力系统的稳定运行起着重大作用。作为掌握油浸式变电设备内部状态的重要手段，油色谱分析在此类设备状态的评估与状态检修工作中，往往承担着发现缺陷的角色。在油色谱分析结果的指引下，妥善结合带电检测等其他试验检测手段，能够帮助运维检修人员更为具体、深入、准确地对变压器内部故障进行精确定位，从而在内检中快速找到故障点，为精准排故提供可靠的技术保障。

近年来，全国500kV主变通过乙炔发现主变内部故障，并且在现场条件下，内检成功定位到缺陷的概率不到30%，大多数情况都是要通过返厂修理才能找到问题。而本文是针对一台500kV主变，通过油色谱分析发现主变内乙炔增长趋势，并达到规程的注意值，判断内部存在低能放电后，现场通过局部放电检测对内部缺陷精准定位，依据精准定位结果短时间内完成主变内检，排除故障，恢复送电。

1 发现故障

2022年4月24日，江苏南通某站＃5主变C相油色谱在线监测装置检测发现乙炔数据为0.14μL／L，且存在缓慢上升的趋势。对其连续跟踪取油样发现，确实存在乙炔，并且在缓慢增长。2022年5月24日，取样色谱分析，发现＃5主变C相乙炔含量为1.0μL／L，达到了国网预试规程注意值1.0μL／L［1］，立即对该主变进行带电检测，监测到放电信号。2022年6月7日，停电前最后一次离线油色谱乙炔含量为1.17μL／L。综合判断，变压器内部存在放电现象，且在靠近夹件的部位。为避免变压器内部故障随着放电的进一步恶化，导致主变损坏，超高压公司于2022年6月8日对该主变申请停电检修。

2 故障分析、检测过程

2.1 主变情况

主变生产厂家：保定天威保变电气股份有限公司，型号：ODFS-334000／500，生产日期：2018年12月，投运日期：2019年6月，上次检修日期：2022年3月；油色谱在线监测装置厂家：上海思源，生产日期：2019年3月，投运日期：2019年6月。经查询，该主变最近一次于2020年9月26日进行首检，各项试验数据与出厂试验报告、交接试验报告相比，均无明显异常。主变检测到乙炔前也未遭受雷击、操作过电压。

2.2 油色谱分析

＃5主变C相油色谱分析历史数据见表1。从油色谱数据分析，根据三比值法判断，特征气体比值编码为121或101，对应的故障为低能放电或低能放电兼过热［2］。根据油色谱数据，由于一氧化碳和二氧化碳的变化量很小，故障涉及不到固体绝缘。同时因为该主变的绕组、引线的绝缘均是油纸包裹，如果是主变电回路出现问题，必定会出现固体绝缘放电特征，并且乙炔增长量会远快于本台主变的乙炔增长量，所以排除电回路绝缘故障。那么缺陷就缩小在磁回路中，铁心、夹件、磁屏蔽，并且是裸露的金属放电，放电量较小。

表1 ＃5主变C相离线油色谱分析跟踪数据

2.3 局放定位

2.3.1 电信号

2022年5月24日对＃5主变C相进行局部放电超声定位测量工作。选择在铁心、夹件处采集局部放电信号，监测时间2h，没有采集到明显的放电信号，其中铁心通道背景噪声2024pC、夹件背景噪声3828pC，用超声探头对变压器本体1／3和1／2高度处，绕变压器本体一周采集放电声信号，没有采集到放电超声信号。5月25日下午对＃5主变C相进行局部放电测量，在15：14时采集放电信号铁心通道视在放电量9355pC、夹件通道视在放电量7159pC和在16：12时采集放电信号铁心通道视在放电量5278pC、夹件通道视在放电量5955pC，见表2。

表2 ＃5主变C相局部放电信号图

对放电信号分析发现铁心放电信号与夹件放电信号极性相反，见图1，图中1为铁心放电信号、2为夹件放电信号。

图1 铁心、夹件放电信号极性分析图

铁心放电信号与中性点放电信号极性相同，见图2，图中1为铁心放电信号、2为中性点放电信号。

图2 铁心、中性点放电信号极性分析图

17：30时在变压器中心点接地线排处取放电信号，其中铁心放电量值1905pC、中性点放电信号量值841pC。

综上可以发现该放电属于间歇性放电，铁心夹件接地线排处采集的放电信号大于中性点接地线排处采集的放电信号。

同时由于放电的间歇性，查询近几日的负荷数据，发现现场的放电情况与主变负荷大小存在一定的相关性，负荷越大，主变震动越大，越容易放电。

2.3.2 声信号

采集到电信号后采用电声定位的方式对放电信号进行超声定位，在变压器中性点侧布置4个测量点。利用声电联合联合的方法，见表3，经计算得到放电点位置，该位置距离变压器油箱上箱沿0.03m、距离低压侧外延2.9m、从图3圆圈位置向变压器内部深0.6m、半径0.2m的球体范围内。

表3 电声定位最近点图谱信号

图3 电声定位最近点位置照片（圆圈位置）

3 故障处理情况

3.1 内检情况

根据前期局放信号的定位，有针对性地对主变进行内检，在局放信号定位的地方发现，夹件磁屏蔽紧固螺杆能用手旋动，外观没有放电痕迹，其他夹件磁屏蔽无异常，拆解后见图4、图5。

图4 故障点位置

图5 对应磁屏蔽板情况

除故障点外，内检没有其他明显异常，故障点位置如图6所示。

3.2 原因分析

通过变压器内检，发现明显的故障位置，面对低压侧主柱右侧铁心夹件磁屏蔽组从外侧向主柱中心第三片，具体见图6。此处磁屏蔽板的接地紧固螺栓松动，由于此处螺栓的松动导致磁屏蔽板的等电位连接片与铁心夹件的电连接不可靠。当等电位连接片的电连接失效时，等电位连接片与铁心夹件间出现低能量的火花放电。由于机械松动原因，会使电连接片出现非连续性的电连接失效，进而出现间断性低能量火花放电。此现象能够与前期变压器油色谱故障特征气体相吻合。

图6 故障点示意图

4 处理措施

现场对故障处磁屏蔽板拆卸，对放电处污物进行清理，更换绝缘紧固件及等电位连接片，重新复装完成。

5 结束语

变压器油色谱在线监测装置是对变压器定期油色谱分析的一个有益的和必要的补充。通过正确的方法分析在线监测提供的数据，就能及时了解变压器的运行状况，准确判断出变压器内部有无故障和故障发展情况，保证变压器安全可靠运行。本文以一起500kV变压器油中乙炔超标为例，通过对变压器进行油中溶解气体色谱分析及解体检查，探讨变压器故障原因并提出处理措施，为变压器同类型问题提供参考。