一起110kV某变电站主变乙炔含量超标缺陷分析

 一起110kV某变电站主变乙炔含量超标缺陷分析

郭锦洪，杨磊，周斌，侯志伟，张科，谢龙裕，巫环科，江少民

广东电网有限责任公司东莞供电局，广东省 东莞市 523000

摘要：本文介绍一起某110kV某变电站主变乙炔含量超标故障情况，对故障产生的原因进行分析，并提出了具体的防范措施，有效提高变压器的运行效率和质量及绝缘性能。

关键词：主变压器；乙炔超标；措施

1缺陷及运维概述

试验专业在110kV某变电站110kV #2主变油色谱试验工作中，发现#2主变油中乙炔含量为5.53μL/L，超出规程不超过5μL/L的要求。#2主变型号为SZ10-50000/110，厂家为沈阳变压器厂。随后对#2主变下部、中部及油枕进行色谱比对试验，发现下部乙炔含量为4.93μL/L，中部乙炔含量为4.76μL/L，油枕乙炔含量为48.65μL/L，且三个部位其他气体组分含量均无异常，不符合设备内部故障时的产气特征。

2原因分析

2.1 周围环境空气含有乙炔对变压器油影响

电焊作业，抽烟的环境空气以及汽车尾气均含有乙炔，其中这三者中香烟烟雾乙炔最高为3.14μL/L，经现场验证，最近两年在该站未有电焊作业，周围空气乙炔含量非常低，且该变压器在近半年密封良好，存在少量渗漏油现象，不足以使变压器油暴露在空气中，故周围环境空气含有乙炔对变压器油有影响的说法不成立。

2.2 变压器内部故障

热和电故障情况下变压器油会产生乙炔，如变压器内部高能量电弧放电、低能量放电如火花放电、局部过热等。乙炔的产生一般在800-1200℃的温度，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生。但根据试研所多次复测及#2主变下部、中部及油枕进行色谱比对试验，试验中发现下部乙炔含量为4.93μL/L，中部乙炔含量为4.76μL/L，油枕乙炔含量为48.65μL/L，且三个部位其他气体组分含量均无异常。油枕中油乙炔含量远大于本体油的含量，说明本体油中乙炔是由油枕油的乙炔向本体扩散所致，并不是设备内部故障产生的。

2.3 主变本体油位低补油工艺及过程

（1）变压器油不合格

本次工作所补的变压器油是经过试验合格的新油，包括微水、耐压以及各含气量均在试验合格范围内，证实不存在油质不合格的问题。

（2）油管、管头未清洗干净

班组配置的一套用于主变本体油处理作业的油管及油泵，本次作业前已将油管用合格的变压器油清洗，包活对油管管头，进油管道和出油管道进行清洁，排除残油变质影响因素。

（3）油泵选型及使用不正确

本次使用两相齿轮油泵进行补油工作，新油经油管、油泵本体再到油枕。齿轮泵的结构如图1所示，当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，齿轮的轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。

图 1 齿轮泵工作原理

制造精度低或装配工艺不良以及老化的齿轮泵等，可能在运转过程中发生机械碰撞、产生局部高温或火花，导致变压器油裂解产生乙炔，从而使油中乙炔含气量超标。对当次作业所使用两相齿轮泵进行拆解分析，发现齿轮有明显划痕，表面有发黑碳化迹象，判断该油泵存在质量问题。

图2 齿轮表面

班组选用两相齿轮泵时，并没有事前对油泵转轴及叶片进行检修。经检查，油泵电机转轴发生偏移，磨损严重，叶片摩擦泵内壁，泵油时加剧发热产生火花，导致乙炔含量超标，而在泵油过程中又未使用滤油机，直接将乙炔含量超标的油注进油枕。同时，该油泵转速达到2800r/min，怀疑转速过高导致泵油过程中产生乙炔。

为验证油泵质量问题是否为乙炔超标的主要因素，进行了一系列实验，主要实验对象：本次补油工作中使用到的油泵，称为一号泵，对照实验泵，称为二号泵，其转速也为2800r/min，干净的两桶新油，分别记为A、B。

共进行了6组实验：

①用一号泵抽A油，循环8分钟，然后对A油进行色谱分析；

②用一号泵再抽A油，循环8分钟，然后对A油进行色谱分析；

③让一号泵空转一分钟后，再抽A油，循环8分钟，然后对A油进行色谱分析；

④让一号泵空转三分钟后，抽A油，循环40分钟，然后对A油进行色谱分析。

⑤用二号泵抽B油，循环8分钟，然后对B油进行色谱分析；

⑥让二号泵空转一分钟后，再抽B油，循环8分钟，然后对B油进行色谱分析。

实验结果表明，使用一号泵与二号泵抽油均会有乙炔产生，随着油泵重复使用及空转次数增加，油中乙炔逐渐递增，因此可判断油中乙炔为油泵产生。因一号泵与二号泵均使用过一次，产生乙炔含量与油泵质量差异及磨损程度有关。因此怀疑新的油泵由于齿轮未经润滑，在抽油时会产生更大量乙炔。

综合以上分析，#2主变乙炔含量超标产生的直接原因是使用存在质量问题的油泵对主变进行补油导致主变油枕油乙炔含量远大于本体油的含量，且油枕油中高浓度乙炔会逐渐向本体扩散，导致本体油中乙炔含量逐渐升高。间接原因为班组未能正确把关油泵选型、未采用更可靠的真空滤油机注油方式注油以及油泵使用过程未控制好注油工艺，最终导致了本次#2主变本体油乙炔含量超标。

3预防措施

1、提高选购标准，建议选用转速不超过700r/min的磨损量低的齿轮泵。新采购油泵或滤油机应进行油处理试验，具体做法是用新油泵抽一个小时的干净油以润滑内部齿轮，再抽一桶新油，对这桶油进行色谱分析，油质合格后才能使用该油泵。

2、针对油处理作业指导书修编不够细化，指导性不强。进一步细化和完善作业指导书，编制油处理作业流程及规范。

3、开展油泵使用的培训工作，每年开展一次对油泵的定期维护。包括对油泵外观进行清洁，对电机检查和清擦电机接线端子，检查接接线螺丝是否松动、烧损，检查油泵整体绝缘性能，确保电机绕组保持干燥。

4、主变本体补油工作应使用合格的滤油机，避免导致乙炔带入主变本体绝缘油中。

参考文献

[1] 胡然，罗维，沈煜. 一起由油中乙炔含量异常发现的变压器内部缺陷[J]. 湖北电力 .2014,6(4)；83-84

[2] 张震，吴建荣. 500kV油浸变压器乙炔超标分析处理[J]. 城市建设理论研究. 2016,5(12)；56-57

收稿日期：

作者简介：

郭锦洪（1989-）男，本科，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

杨磊（1993-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

周斌（1993-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

侯志伟（1987-），男，本科，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

张科（1979-），男，本科，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

谢龙裕（1989-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

巫环科（1978-），男，本科，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维；

江少民（1969-），男，本科，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

备注：该论文受广东电网公司职工创新项目资助，项目名称：一种主变压器抽真空专用工具的研制，项目编号：031911KK52220018。