一起35kV油浸式箱变绝缘油乙炔含量超标故障分析

一起 35kV油浸式箱变绝缘油乙炔含量超标故障分析

周巧宁 冯亮

（

五凌电力有限公司 湖南长沙 410000）

【摘要】变压器油中乙炔含量超标的原因涉及诸多因素，变压器故障诊断及检修处理时，需结合设备运行条件，设备运行状况，电气试验及色谱分析等综合判断，才能准确可靠找出故障原因，判明故障性质，制定较完善处理方案，确保变压器的安全运行。本文主要从雷公岩风电场24号箱变乙炔含量超标的实际情况，结合油中气体含量三比值法实际运用及变压器检修、油处理、电气试验、色谱分析等进行综合判断，并对24号箱变处理方法进行实例解析。

【关键词】油浸式变压器 乙炔超标现象 色谱分析 故障处理

0前言

雷公岩风电场项目位于广东省清远市阳山县小江镇，场址海拔高度约为558m～900m，距离阳山县约19km。项目总装机容量100MW，设计安装40台WD140/2500kW双馈式风电机组，轮毂高度90m。箱变采用广州明珠电气股份有限公司生产的YBP-40.5/0.69-2750型华式油浸式变压器。

1故障情况

2021年12月，雷公岩风电场年度检修对箱变进行油样检测中，发现24号箱变乙炔含量达128.4μL/L(注意值为5μL/L)，总烃含量达217.7（注意值150μL/L），均超注意值。随即将此变压器返厂检查处理，处理完毕且各项试验数据达标后于2022年1月25日回装投运。投运后油样跟踪检测中，发现此箱变乙炔含量快速上升，达到342.7μL/L，总烃含量达519.8μL/L。随后将该箱变停运二次返厂维修。两次返厂前油中溶解气体结果如下：

表2-1 24号箱变两次返厂前油中气体含量（单位：μL/L）

2故障诊断分析

大量的实践证明，采用特征气体法结合可燃气体含量法，可做出对故障性质的判断，但还必须找出故障产气组分含量的相对比值与故障点温度或电场力的依赖关系及其变化规律。为此，人们在用特征气体法等进行充油电气设备故障诊断的过程中，经不断的总结和改良，国际电工委员会（IEC）在热力动力学原理和实践的基础上，相继推荐了三比值法和改良的三比值法。我国现行的DL/T722《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推荐的也是改良的三比值法。

2.1三比值法原理

通过大量的研究证明，充油电气设备的故障诊断也不能只依赖于油中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量；通过绝缘油的热力学研究结果表明，随着故障点温度的升高，变压器油裂解产生烃类气体按CH₄→C₂H₆→C₂H₄→C₂H₂的顺序推移，并且H2是低温时由局部放电的离子碰撞游离所产生。基于上述观点，产生以CH₄/H₂，C₂H₆/CH₄，C₂H₄/C₂H₆，C₂H₂/C₂H₄的比值为基础的四比值法。由于在四比值法中C₂H₆/CH₄的比值只能有限地反映热分解的温度范围，于是IEC降其删去而推荐采用三比值法。随后，在人们大量应用三比值法的基础上，IEC对与编码相应的比值范围、编码组合及故障类别做了改良，得到目前推荐的改良三比值法（以下简称三比值法）。

由此可见，三比值法的原理是：根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示；根据表2-2的编码规则和表2-3的故障类型判断方法作为诊断故障性质的依据。这种方法消除了油的体积效应的影响，使判断充油电气设备故障类型的主要方法，并可以得出对故障状态较可靠的诊断。表2-2和表2-3是我国DL/T722《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推荐的改良的三比值法（类似于IEC推荐的改良的三比值法）的编码规则和故障类型的判断方法。

表2-2 编码规则

表2-3故障类型判断方法

2.2 24号箱变油中气体三比值法应用分析与判断

利用三比值法对雷公岩风电场24号箱变油中气体含量的两次数据进行分析计算并故障判断：

表2-4 24号箱变“三比值”计算

2.3 乙炔超标故障排查

2.3.1第一次返厂故障排查

通过分析表2-4数据，油中气体含量三比值法故障性质判断结果看出第一次返厂原因为有电弧放电。返厂后对其进行开盖检查，在箱体高压侧引线处发现一处放电痕迹，放电位置如下：

图1 24号箱变第一次返厂放电位置

经分析，判断为高压侧引线处因与箱体距离较近，高压侧引线绝缘薄弱处与变压器箱体毛刺发生放电产生电弧，电弧放电时分解乙炔气体，由此导致油中乙炔等气体含量超标。

2.3.2第二次返厂故障排查

通过分析表2-4数据，油中气体含量超标三比值法故障性质判断结果看出第二次返厂原因为有低能放电，第二次返厂后对其进行开盖并吊芯检查，检查发现低压出头铜排和夹件之间有放电现象。放电位置如下：

图2 24号箱变第二次返厂放电位置

经分析第二次油中乙炔含量超标的主要原因如下：变压器在生产过程中，异物不慎掉落在B相出头排绝缘附近，由于铁芯的磁性将异物朝铁芯方向吸附，异物的移动造成铜排和夹件之间绝缘距离减小，导致低压对夹件放电。根据铜排和夹件被烧蚀的程度，引线和固定板之间的火花放电持特续了较长的时间。随着烧蚀点被融化，绝缘距离逐渐加大，放电得到暂缓，变压器在后续运行中未受到影响，返厂例行试验也检不出异常。但是由于这个过程中，火花放电释放的能量，使变压器油裂解，产生乙炔等气体。最终导致油中乙炔超标。

2.3.3 处理措施

（1）第一次返厂处理措施：

1、对放电点进行打磨并重新涂刷绝缘油漆。

2、对高压侧引线重新进行绝缘加强及固定。

3、加强绝缘油化学技术监督检验检测，密切关注其气体含量变化趋势。

（2）第二次返厂处理措施：

1. 更换变压器内部已损坏元器件，并重新进行装配及试验。

2. 加强变压器内部元器件装配工艺，加强生产环节质检工作，确保油箱内部无异物。

3. 加强运行监测及绝缘油化学技术监督检验检测，密切关注其气体含量变化趋势。

3结束语

雷公岩风电场24号箱变的两次返厂的原因充分印证了三比值的准确性，通过三比值法在油浸式变压器的应用，能够迅速诊断变压器存在的故障性质，有利于故障原因分析及故障排除，确保设备安全运行。

作者简介：

姓 名：周巧宁 冯亮

工作单位：五凌电力有限公司

工作部门：五凌电力广东事业部雷公岩风电场