220kV 油浸式电力变压器绝缘油气体超标原因分析及现场处理

一、引言

油浸式电力变压器在发电系统中起到非常重要的作用，油浸式电力变压器在安装过程中质量控制检查和投入运行前的交接试验是决定油浸式电力变压器能否投运的关键环节，通过试验结果能快速分析出油浸式电力变压器内部是否存在缺陷问题，如果存在缺陷，可以通过进一步分析试验数据来判断问题的原因，根据原因快速找到问题所在，进而解决问题。

二、两台油浸式电力变压器基本情况

220kV 光伏汇集站采用两台 SFPZ20-240000/220 产品油浸式电力变压器，2024 年6 月 25 日两台油浸式电力变压器本体到现场，8 月 6 日两台油浸式电力变压器附件安装完成，进行热油循环静置后取油样进行检验，8月 14 日油样检验结果合格；10 月 7 日完成两台油浸式电力变压器耐压试验及局部放电试验；10 月 14 日对 1#、2#油浸式电力变压器耐压局放试验后油样进行化验，10 月 22 日检测单位告知油色谱乙炔气体检测数据超标。根据 GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定：新装变压器油中乙炔气体含量不超过 ；针对两台油浸式电力变压器绝缘油乙炔气体超标问题，施工单位和变压器厂家多次取油样送不同的检测单位进行油色谱分析检验，结果两台油浸式电力变压器乙炔含量 17-30ul/L 不等，虽然检测结果偏差较大，但两台油浸式电力变压器都有乙炔说明在安装后到试验阶段有共同的原因产生乙炔气体。

三、两台油浸式电力变压器气体超标原因分析

两台油浸式电力变压器试验后发现油色谱中乙炔超标，重点工作是排查乙炔产生的原因，确定产品是否存在问题，具体检查分析如下：

1、进一步检查油浸式电力变压器高低压 CT 接线是否存在虚接放电问题；

2、检查冷却器油泵工作是否存在过热问题；

3、检查充氮灭火装置安装期间有无可能造成乙炔进入油浸式电力变压器的可能；

4、油浸式电力变压器冷却器及油泵分开包装及运输，内部残油可能对油浸式电力变压器本体油有影响；分析油浸式电力变压器冷却器及油泵残油对变压器本体绝缘油污染的可能性。

5、经过与油浸式电力变压器出厂试验报告相对比，油浸式电力变压器本身出厂试验未见异常，而且试验前后色谱正常，并且产品安装后 8 月 15日油样检测正常，所以重点排查附件安装完成到试验后期间有哪些可能因素造成乙炔含量超标问题；

油纸电容式套管结构： ① 接线端子、 ② 导电头、 ③ 油枕、 ④ 上瓷件、⑤ 法兰、 ⑥ 下瓷件、 ⑦ 均压球等主要零部件组成。

由此判断出油浸式电力变压器高低压侧套管安装过程中可能出现了安装质量问题导致放电（可能存在螺栓紧固未到位及均压球安装未到位等原因）。

四、两台油浸式电力变压器乙炔来源

对变压器排油后打开高压套管升高座手孔检查后发现，两台变压器 B相高压套管均压球均处于在导线夹上放置，未固定安装到套管的尾部，均处于悬浮状态。两台变压器在局放试验过程中均发生 100 万 pc 的悬浮特征放电，该放电导致 2 台变压器油中均产生不同量值的乙炔：1 号变压器乙炔含量在 17uL/L 、2 号变压器乙炔含量在 30uL/L 。

五、对两台油浸式电力变压器现场处理

现场对 1 号变压器排油检查，打开高压套管升高座手孔发现均压球在导线夹上放置，均压球同心放置，均压球未与相线接触；现场对相线进行检查，未发现异常点，均压球重新进行安装，抽真空后静置 24h 后进行局放试验，局放试验正常。

现场对 2 号变压器进行排油检查，排油后重新安装均压球，抽真空后静放进行局放试验，但局放试验数据异常。对变压器二次进行排油检查，排油拆除高压套管和升高座后检查发现，均压球螺纹口与相线接触位置绝缘纸破损，有明显发电迹象，对相线进行逐层剥离检查放电点情况，从检查过程逐渐深入，放电路径下端均压球放电位置逐渐沿相线绝缘纸层间向上爬电，直至上部端子以下的原始锥度位置。均压球套在相线偏下位置起到导电连线作用，使得均压球悬浮放电引发与首端之间的放电。

继续剥离绝缘纸，发现上下对应放电点均抵达相线铜绞线表面，但铜绞线表面没有明显放电灼伤，修复光滑后，用干燥碳黑屏蔽纸及皱纹纸恢复原绝缘厚度，即先包碳黑屏蔽纸，后包皱纹纸的方法进行了恢复。

相线绝缘恢复后，即刻对升高座、套管进行了回装，检查相线与套管连接和均压球连接、法兰密封均无问题。处理过程中各项指标均符合规范及变压器生产厂家工艺要求，直接对变压器开始抽真空，真空度保持 35Pa ，1 小时后进行注油至最高油位，至此，变压器的现场修复工作完成，真空注油后静置 24 小时后进行局放试验，局放试验正常。

局放试验合格后现场对 2 台变压器绝缘油进行热油循环处理，通过绝缘油加热的方式将绝缘油中的乙炔含量进行降低，使变压器绝缘油气体含量数据达到运行的标准。

由于两台电力变压器前期安装问题，导致变压器油中产生大量乙炔,1号油浸式电力变压器压器乙炔 含量 17uL/L ，2 号变压器乙炔含量 30uL/L ，变压器油中乙炔含量较高且存在时间较长，变压器内部绝缘件存在乙炔吸附现象。变压器整体油重约在 37500kg,绝缘件吸油 6% 左右，绝缘件中带乙炔的变压器油约在 2400kg ，通过热油循环方式将变压器油中乙炔进行处理，绝缘件中含乙炔的油的需要通过绝缘件纤维与合格的变压器油相互置换，达到饱和后完成置换，需要一定的温度及时间下才能置换完成。建议提高环境温度和变压器本体油温的情况下进行热油循环，尽快完成乙炔气体置换过程。根据标准 DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》要求:投运后 220kV 及以下要求变压器乙炔不大于 5ppm。分析判断后变压器才可以投入运行。

六、总结及建议

通过此次电力变压器高压套管均压球安装质量问题导致变压器乙炔气体超标，自发现乙炔气体超标至问题解决完成这个过程是漫长的，期间对两台电力变压器进行了多次耐压和局放试验，对于变压器本身来说也是一种损伤。同时也耗费了相关技术人员的大量时间和精力进行分析和判断问题。所以，在电气设备安装过程中特别是隐蔽工程中的关键工序，必须专人进行负责施工，专人进行检查验收。“自检、互检、专项检”三检工作必须严格落实执行并做好检查记录，避免发生质量问题，为后续工作带来不必要的麻烦。

参考文献：

1、 GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

2、 DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》