特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100
摘要：一直以来，变压器的故障问题都是企业要首先处理的重要问题。在变压器故障中，油浸式变压器渗漏油是最常见的,往往需要带油补焊。本文结合实例分析了带油补焊对油中溶解气体的影响及原因,提出了变压器带油补焊的改进措施,即采用断续补焊,实际应用效果良好。
关键词：变压器；带油补焊；油中溶解气体；影响分析；改进措施
引言
作为电力系统关键设备之一,变压器如何检修维护是智能电网建设亟待解决的问题。尽管近年来变压器检修方式不断完善,由最初的计划检修逐渐转变为周期性故障维护(TBM)与修正性维护检修,但但这些方法应用下均有一定的不足,如无法满足实时检测要求,或断电时间过长等。在此背景下,便考虑引入在线监测与诊断新技术。因此,本文对变压器油中气体在线监测与诊断技术的分析,具有十分重要的意义。
1.变压器油中气体概述
油中溶解气体含量是当前判断充油电器设备运行是否安全的关键措施,所以利用变压器油中气体,对变压器故障分析诊断也可发挥重要作用。具体剖析变压器油的作用,本身为石油分馏产物,以环烷族饱和烴等化合物为主,其作用主要表现为:(1)绝缘作用,如为降低绝缘材料绝缘强度,通常于油中浸润绝缘材料,以此使绝缘强度提高;(2)冷却作用,因变压器油有极大的比热,可发挥冷却剂使用效果,变压器设备运行中,油对流将使热量散出;(3)灭弧作用,主要表现为变压器切换开关触头中极易出现油电弧情况,利用变压器油冷却,可熄灭电弧。从变压器油溶解气体产生原因看,主要归结于绝缘材料老化、外来气体进入以及绝缘材料裂解等,实际做变压器故障诊断中,在结合电气试验结果、变压器运行状况的同时,可结合变压器油溶解气体特征,对故障判断结果准确性的提高效果更加明显。
2.变压器带油补焊实例分析
2.1设备情况
某换流站110ｋＶ站用变，型号：SZ11－16000/110；额定电压：（121±8×1.25％）／10.5ｋＶ；连接组别：ＹＮｄ11；空载损耗：172ｋＷ。常规试验完成后，在局部放电试验前，发现变压器本体一焊缝处渗漏。安装单位及时对渗漏部位进行了带油补焊。
2.2油中溶解气体分析
变压器局部放电试验前、带电补焊后均做了绝缘油色谱分析，油中溶解气体含量如表1所示。
表1 110ｋＶ站用变油色谱分析数据（μL/L）
从绝缘油色谱分析结果可知，带油补焊后，相比局部放电试验前，氢、总烃含量略有增加，特别是乙炔从0增长到0.3μL/L。分析可得，带油补焊，使得该变压器绝缘油中氢、总烃略有增加，并出现乙炔。
2.3原因分析
绝缘油是一种烃类液体的混合物，正常情况下不含低分子烃类气体，特别是新的绝缘油。但在电或热的作用下，如高温，绝缘油分子中的Ｃ－Ｈ键和Ｃ－Ｃ键会断裂，分解产生低分子烃类和氢气。一般情况下，绝缘油在300℃左右开始热分解。如果存在催化剂或延长加热时间，150～200℃就会分解。化学键的形成或破坏需要能量，正常运行状态下的变压器，所产生的能量不足以破坏这些键。变压器内部存在电弧或高温热点，会使这些键断裂，产生的低分子烃类气体和氢气以气泡的形式进入油中，发生溶解，通过油的循环对流和扩散传递到变压器油的各个部位，最后趋于均匀一致。变压器在带油补焊时，如果控制不当，比如焊接持续时间过长，会使局部温度过高，使焊接处的绝缘油热分解，产生低分子烃类和氢气。这些低分子气体溶解于油中，会通过油路循环，扩散到其他部位。该110ｋＶ变压器带电补焊后，绝缘油中氢、总烃含量略有增加，乙炔含量达到0.3μL/L，可知带油补焊过程中防护措施不到位，导致焊接部位绝缘油产生热分解。根据ＧＢ 50150－2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中的规定，电压等级66ｋＶ及以上的变压器在注油静置后、耐压和局部放电试验24ｈ后，均需进行器身内绝缘油的油中溶解气体的色谱分析，各次结果无明显差别；对于新装变压器，油中总烃含量不应超过20μL/L，Ｈ2含量不应超过10μL/L，Ｃ2Ｈ2含量不应超过0.1μL/L。该变压器带电补焊后油色谱分析结果不满足Ｃ2Ｈ2含量要求，因此，局部放电试验前，需重新滤油，以确保油中乙炔含量不超过0.1μL/L。
3.变压器带油补焊改进
变压器带油补焊虽然方便，可以节省大量时间、人力、物力，但工艺控制困难，难以保证绝缘油性能稳定，极可能使油中溶解气体增多，特别是产生乙炔，更有甚者引起变压器油燃烧。由变压器带油补焊产生的特征气体虽然不一定影响设备的正常运行，但对于安装交接中的变压器，会导致交接试验不合格，增加工序，增加安装成本，延长安装周期；对于运行中的变压器，难以区分气体产生原因，可能造成是否存在故障以及故障程度的误判断，造成不必要的经济损失。因此，有必要提高带油补焊的质量，保证变压器油性能基本稳定。
3.1带油补焊要点
根据实践，变压器带油补焊，首先要找准渗漏点，针对不同渗漏部位，采取不同的预处理措施。预处理措施是否得当有效，直接影响焊接。补焊前应先将施焊部位的油迹用碱水擦干净，防止已渗出和正在漏出的油燃烧，影响补焊。必要时，可关闭油阀门，进行局部放油，抽真空，采用负压法带油补焊。焊接过程中焊接电流一般控制在80～100Ａ，采用断续（不连续）快速补焊。连续焊一方面会使温度过高，导致绝缘油热分解；另一方面，会使焊接部位材质机械强度突然降低。一般应在引弧后先一次性焊死漏点，然后焊一会儿停一会儿，每次焊接时间不超过20ｓ，间歇几分钟后再焊，让油能得到冷却。最后打磨喷漆，清理焊渣。
3.2应用效果
某换流站换流变压器，在本体储油柜焊接联管。焊接过程中采用断续焊接，每焊接20ｍｍ（用时约15ｓ）焊缝，停顿30ｓ，再焊接20ｍｍ（用时约15ｓ），第一遍焊缝完成后，打磨再进行第二遍焊缝的焊接，对两遍焊接采用断续对称方式，直至完成整条焊缝的焊接。最后清理焊渣、打磨、喷漆，将联管内部清理干净，真空补油。
4.结束语
变压器故障诊断是当前电力系统建设中亟待解决的问题。实际做故障诊断中，可考虑借助油中气体的在线监测方法，或考虑采取智能故障检测诊断方法，如模糊专家系统的运用，在故障及时诊断与护理下，能够保证电流系统的安全稳定运行。除此之外，还总结出：（1）绝缘油色谱分析可以发现绝缘油性能的细小变化。（2）变压器带油补焊，若控制不当，会使绝缘油热分解产生低分子烃类和氢气，导致绝缘油中溶解的总烃和氢略有增多，严重的会出现乙炔。（3）采用断续补焊，可以有效防止局部油温过高。
参考文献
[1]罗竹杰，刘吉堂.电力用油与六氟化硫[Ｍ].北京：中国电力出版社，2013.
[2]张智伟.变电站充油设备常见渗漏油问题的研究及其预防处理措施[Ｄ].北京：华北电力大学，2014.
[3]陈洪莲.变压器渗漏油原因分析及对策[Ｊ.青海电力，2009（1）：49－51.
[4]张天秋，张新昌.一起变压器带油补焊引起的油中溶解气体的变化[Ｊ].变压器，2003，40（12）：42－43.
[5]张天秋，张新昌.变压器带油补焊引起油中溶解气体变化诊断实例[Ｊ].设备管理与维修，2003，40（12）：31
[6]蔡新华，周青，陈华成.油浸式变压器带油补焊效果分析[Ｊ].设备管理与维修，2003，40（12）：31.
论文作者:张浩鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/5
标签：变压器论文; 气体论文; 绝缘油论文; 含量论文; 乙炔论文; 局部论文; 色谱论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;