一起500kV变压器油乙炔超标原因分析

福建省送变电工程有限公司 丁 苏 陈章山 王 璐 方健安

一起500kV变压器油乙炔超标原因分析

福建省送变电工程有限公司 丁 苏 陈章山 王 璐 方健安

变压器在运行过程中，由于过热和放电故障，通常会产生乙炔，严重时导致设备损坏，影响设备的正常运行，本文针对宁德电业局管辖下的一台500kV变压器乙炔超标原因分析，从理论上分析了本次事故的故障机理。分析认为，主变套管拉杆膨胀量与其相互作用的铝合金管膨胀量不一致，使其在自身温度骤然变化较大时出现电气接触不可靠而产生间隙放电，放电引起变压器油分解致使乙炔超标。对此类故障进行了详细的分析总结，具有典型的指导意义。

变压器；乙炔超标；机理；间隙放电

1. 引言

变压器绝缘油是由C16-C21的多种烃类组成的。这些烃类分子在热能或电弧的作用下，发生断链脱氢，形成新的烃类分子。一般认为，绝缘油在300～800℃时，热分解产生的气体主要是低分子烷烃（甲烷、乙烷）和低分子烯烃（乙烯、丙烯），800℃以上高温下发生热解产物为乙炔[1]。因此，产生乙炔应该引起足够重视，以避免重大事故的发生。 产生乙炔的原因有一下几点：

1.1 过热故障

变压器内部大部分的过热故障（如导线过电流、铁芯局部短路、分解开关接触不良等）主要产生氢气和甲烷、乙烯、乙烷，高温过热会产生少量乙炔，油温高于1000℃则乙炔较多。

1.2 电气故障

如绕组绝缘击穿、引线对地闪络与分接开关飞弧，主要产生氢气、乙炔，其次是乙烯、甲烷，绕组短路、大面积铁芯短路等高能量电弧放电以及引线、触头接触不良等火花放电，也会产生氢气、乙炔。

1.3 有载调压开关室的油、气向变压器本体漏油

一旦发现主变油中出现较多的乙炔，首先应找出乙炔产生的原因。若属内部故障，应根据故障性质采取相应措施，若故障特征不明显，例如其他特征气体含量均很小，则应对乙炔的来源进行排查。

2. 事故发生过程

2016年1月，宁德某500kV变电站2#联变C相主体变轻瓦斯报警，稍后监测油样出现乙炔异常情况，且乙炔含量持续显著增加，具体情况见表1。

表1 事故前后的油样色谱数据对比

为了查找油中溶解气体增长的原因，从多个方面对该设备进行了考查。通过对有载调压开关室内的油进行色谱分析，排除了有载调压开关室向本体渗油的可能，查询检修记录排除了添补不合格绝缘油以及焊接导致气体增加等因素。 通过表1数据对比，乙炔由0突增至11.89，而H2、CO、CO2没有显著的增长，说明产品没有出现绝缘的局部放电或击穿，产品器身本体没有放电，是可靠的。通过油色谱三比值法，初步判定是裸金属引起的电弧放电，引起变压器油的分解，而使乙炔气体含量急剧的增长。引起放电的裸金属部位主要有：套管尾部与引线的连接板、铁心夹件接地端子、地屏接地端子等位置。

3. 事故原因分析

为防止变压器内部存在重大缺陷而扩大事故，主变停运检查。进行常规的电气和绝缘试验，与以往数据对比无明显变化。然后测试绕组直流电阻，数据如表2：

表2 2#联变C相直流电阻试验测量数据

结合现场最新试验数据，再次组织讨论，原因分析基本和前次一致，更倾向于套管尾部裸金属放电。Am和a-x现场试验数据折算到20℃时，与出厂试验数据基本相同；A-X和Am-X现场试验数据在折算到20℃时更大于出厂试验值。初步判断可能是中性点引线接触不良，造成电阻偏差较大，这其中包括中性点套管的连接。

而后进行套管吊检。中性点套管下部结构如图1所示。套管端部电气结合面已严重烧蚀，电气结合面至少有10mm间隙，圆周间隙不均匀，见图2所示。套管下部抽出拉杆情况见图3所示，套管固化电气结合面与拉杆的引线托盘均已严重烧蚀。

图1 中性点套管下部结构

图2 套管端部电气结合面放电

图3 拉杆与套管上部内部情况

通过对套管的解体检查和问题产生的时间及环境变化事故原因总体分析如下：2#联变在2015年8月底安装完毕，并进行直流电阻测试，结果符合要求，当时的环境温度在40℃左右。之后进行过一段时间的运行且一切正常，进入2016年1月份，当时环境温度在（5～10）℃左右，通过对该套管的分步解体检查和对拉杆结构仔细分析，认为此种拉杆结构，拉杆膨胀量与其相互作用的铝合金管膨胀量很难做到一致，从而使其在自身温度骤然变化较大时出现电气接触不可靠现象，最终导致间隙放电。

4. 结束语

变压器故障并非某单一因素的反映，而是涉及诸多因素， 油中气体分析对运行设备内部早期故障的诊断虽然灵敏，但对故障的准确部位无法确定；对涉及具有同一气体特征的不同故障类型易发生误判。因此，在判断故障时，必须结合电气试验、油质分析以及设备运行、检修等情况进行综合分析，对故障的部位、原因，绝缘或部件的损坏程度作出准确的判断，从而制定出适当的处理方法。

变压器停电检修吊罩工作执行起来相当困难，工作量大，周期长，该类事故尚未呈现出家族性缺陷的趋势，暂时认为本次事故为个例事件。鉴于系统内此类产品数量较多，建议拥有此类产品的各电业局加强监控，同时建议制造厂严格生产工艺，严格产品质量把关，确实有效地防止类似事故的发生。

[1]GB 50150-2006.电气装置安装工程电气设备交接试验标准[M].中国电力出版社,2006(1).

[2]陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京:水利电力出版社,1999(2).

[3]操郭奎.变压器油中气体分析诊断于故障检查[M].中国电力出版社,2005(2).

[4]电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准汇编[M].中国电力出版社,2001(5).

[5]GB/T7252-2001.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].