变压器油中含气量超标检查与处理

马金平

(云南华电金沙江中游水电开发有限公司梨园发电分公司，云南 丽江 674100)

0 引言

变压器油中含气量指的是溶解在绝缘油中的气体总量，包括：O2、N2、CO、 CO2等[1]，用体积百分数表示。按照现行标准DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》要求，运行中500 kV变压器油含气量不能超过3%[2]，超过3%气体在变压器内部积聚变成气泡，造成放电等事故的风险就大大增加。含气量超标是500 kV变压器常见的问题之一，据统计，2011年北京超高压公司对其所辖18个500 kV变电站内144台变压器和78台电抗器进行含气量检测，总计有52台含气量大于3%[3]，占统计总数的23.42%。梨园水电站500 kV变压器和电抗器共15台，自2014年相继投产以来，目前共发现5台变压器(电抗器)含气量超标，占总数的33.33%，梨园水电站针对5台变压器(电抗器)的具体问题采取了不同的处理措施，在处理过程中总结出了一些可借鉴应用的经验。

1 国内现状

500 kV 变压器油含气量超标是一个普遍现象。目前国内对变压器油中含气量超标检查方法大同小异，检查过程中的很多细节并没有统一标准，加之检查过程中会出现各种各样难以判断的情况，要准确查找油中含气量超标原因还是比较困难的。当出现油中含气量超标情况时，大多依赖厂家进行技术指导，而厂家设备说明书上对此并没有给出具体处理方法，厂家现场处理时所提供的技术方案也比较粗糙，容易造成判断不准确，不能发现真正的进气原因，造成工时的无谓浪费。在检查过程中动作的不谨慎，还有可能造成设备损坏、空气残留等不良后果。

在梨园电站首次处理500 kV电抗器含气量超标时，完全依照厂家所提供的方案进行处理，对电抗器本体进行了全面检查，对呼吸器管路进行了检查，并且对油枕内的胶囊进行了更换，检查过程中并没有发现明显异常。3个月后，对该台电抗器油中含气量进行检测，发现其依然超标。首次处理失败的最主要原因就是厂家所提供的处理方案非常粗糙，导致没有发现真正的含气量超标原因。没有找准病根，在恢复过程及热油循环中也没有注意操作细节，电抗器中存在残留空气，最终导致含气量依然超标。

2 含气量超标原因简要分析

绝大多数变压器油中含气量超标原因是外部空气进入还是变压器内部产气，只需对变压器油色谱进行分析即可。若历次色谱分析结果无明显变化，则可以判断变压器油中含气量超标进气原因为空气进入。梨园水电站已出现的5台变压器(电抗器)油中含气量超标均为空气进入引起。

空气的进入有2种途径：外部进入，即油箱存在漏气的地方，如焊缝渗漏、胶囊漏气、阀门密封不严等；变压器在安装和滤油过程中内部有空气残留，在变压器抽真空、注油和热油循环及排气等环节，内部空气未被排净，导致含气量超标。通常来讲，只要在变压器安装过程中工艺控制得当，新安装的变压器中基本不会有空气残留，运行中的变压器含气量超标原因通常为外部进气所致，最主要的是变压器呼吸器和油枕联通阀缺陷、油枕内胶囊破损等导致空气进入。

3 含气量超标检查处理

在梨园电站对5台变压器(电抗器)含气量超标检查过程中，现场检查人员不断摸索，形成如下较实用和科学的检查处理流程。在检查和操作过程中应特别注意细节，否则有可能导致不能发现真正进气原因或者导致新的空气进入。

3.1 检查油枕内部是否为真空

在变压器正常运行过程中，呼吸器一端直接与大气相通，一端直接连通油枕内部的胶囊，胶囊为密闭状态，胶囊与油枕之间的联通阀为常闭，油枕本体上的联通阀及人孔门均封闭严密，如图1所示。因此，理论上正常状态下变压器油枕本体应呈负压状态。

图1 变压器油枕示意

当变压器停运之后，可以首先检查油枕本体是否为真空状态。检查方式为：缓慢打开变压器油枕顶部排气塞，仔细观察有无吸气声，从而判断油枕内部是否为真空状态。如果有吸气声音，则说明油枕内部真空度良好，从而基本将变压器胶囊损坏、油枕密封不严、呼吸器联通油枕的联通阀及管道漏气等原因排除。

采用此种方法主要优点是能直接指明接下来检查的重点方向。如果真空状态良好，则说明油枕、胶囊、管道、阀门、排气塞等部分均不存在漏气现象，接下来要重点检查变压器本体和外循环冷却器是否有进气处或者有无渗漏油的地方；如果真空已经被破坏，那么说明变压器油枕内的变压器油在运行中能直接与大气接触，这也是运行中变压器含气量超标的主要原因。梨园电站曾经将5台运行时油中含气量超标的变压器(电抗器)与备用变压器做过对比，备用变压器打开油枕顶部排气塞时，有明显的吸气声，而打开5台变压器(电抗器)油枕顶部排气塞时，均无明显吸气声。

3.2 检查油枕真空被破坏的原因

由图1分析得出，运行中油枕本体能与大气接触的地方主要有排气塞、人孔门、油枕外壳、联通阀(注意联通阀又分为联通阀阀芯和联通阀法兰连接的密封面)、胶囊、胶囊连接密封处。接下来将采用油枕整体密封试验、油枕联通阀密封检查和胶囊试验检查等方式一一对上述原因进行确认分析，并强调了检查过程中的注意事项。

本方法采用正压充气保压法对油枕真空被破坏的原因进行排查。

3.2.1 油枕整体密封试验

准备干燥氮气1瓶(50 kg)，变压器专用充气工具1套、检漏起泡液若干。打开联通阀，确认排气塞关闭严密，用充气工具连接气瓶和呼吸器管路，充气至30 kPa左右，此时可以在油枕人孔门、排气塞、焊缝等部位喷涂检漏起泡液，全面仔细检查油枕本体有无渗油现象，起泡液有无冒泡现象。保压30～60 min，压力表上读数无明显下降，则可以判断本体无漏气，可排除上述排气塞、人孔门、油枕外壳、联通阀连接密封面漏气可能。

注意：充气前应关闭变压器本体压力释放阀前端阀门，防止压力释放阀误动作，如果变压器本体压力释放阀前端无阀门，则应适当降低充气压力，以不使压力释放阀动作为宜。

3.2.2 检查胶囊是否完好

准备干燥氮气一瓶、变压器专用检漏充气工具一套。在呼吸器安装法兰处安装充气工具，打开油枕放气塞，关闭联通阀。向胶囊充入干燥氮气，充入气体压力约为5 kPa，维持2 h，残压不低于4 kPa，则可认为胶囊完好，如果充气过程中排气塞有油渗出，停止充气。检查注意要点有以下几点。

(1)充气过程中，无论胶囊是否漏气，从排气塞处均能感知到气体出来，并且出气速度与充气速度保持正比例关系，此现象有可能造成误判。原因为胶囊在膨胀过程中将油枕内的空气挤出，充气越快，膨胀越快，则挤出的空气气流越大。

(2)给胶囊充气，用气量会比油枕本体密封检查试验时用气量大，应保持足够的耐心，直至将胶囊充鼓胀能从排气塞口处看见胶囊为止。因为当油枕本体密封试验时，联通阀已打开，油枕内已经充满了空气。在对油枕整体充气时，油枕连同胶囊整体是密封的，不需要太多的空气就能将整体充至试验压力，但对胶囊试验时，因油枕本体排气塞是打开的，充气过程中，需用充到胶囊中的气体来填充油枕本体内之前的空气，导致用气量增加。

(3)即便胶囊密封试验未通过，也不能直接得出胶囊已破损的结论。因为从图1可以看出，当胶囊与油枕连接密封处密封不严时或者联通阀阀芯关闭不严，也会导致胶囊密封试验不通过，因此还需进一步检查胶囊与油枕连接密封情况和联通阀阀芯是否关闭严密。

3.2.3 其他项目检查

拆除油枕上部呼吸器管路端盖，检查胶囊与油枕的连接螺栓是否紧固，胶囊密封垫是否受力均匀，如果螺栓是紧固的，密封面是平整的，则可以判断该处密封良好。拆除油枕联通阀，对联通阀进行密封性试验：关闭阀门，分别从阀门端施加0.05 MPa气压，将阀门浸入油中，检查是否有气泡析出，确定是否有渗漏。

结合上述各步的检查情况，综合判断胶囊是否存在漏气情况。

4 变压器油热油循环及注意事项

按照上述检查步骤，找到变压器含气量超标的真正原因，进行相应的处理之后，最后还需对变压器抽真空和进行热油循环。热油循环前，对变压器油枕内的排气方法主要有充胶囊排气法和抽真空排气法，本文推荐采用抽真空排气法，因为根据梨园电站首次处理电抗器含气量超标的经验，充胶囊排气法并不能完全排除油枕内的空气，采用抽真空的方法，可以较好地排净油枕及管路中的空气。热油循环前，对变压器进行抽真空：连接滤油机与变压器呼吸器接口，打开油枕上部联通阀，关闭排气塞，开启滤油机真空泵和罗茨泵，真空度达到133 Pa后，将联通阀关闭严密，拆除抽真空的连管。注意拆管过程中一定要缓慢，因为抽真空时，油枕内胶囊也同时被抽真空，拆除呼吸器上的管子时，外部空气将进入胶囊内，如果拆管速度过快，外部空气猛然涌入胶囊，有可能将胶囊损坏。

热油循环处理变压器油。将真空滤油机进油管连接至变压器下部注放油阀，真空滤油机出油管连接变压器油箱上部热油循环专用阀门。打开滤油机与主体连接的阀门，启动滤油机进、排油泵，控制滤油流量6 000～8 000 L/h，待进出油稳定后，投入加热器。热油循环时设置油温在60～63 ℃左右。

停止滤油时提前20 min关闭加热器，防止加热器中油过热产生烃类气体。经热油循环处理后，静放24 h取油样化验含气量，若绝缘油样不合格，则适当延长热油循环时间。

变压器停止热油循环后宜静放不少于48 h，静放期间，可打开冷却器等各处排气塞排气。热油循环静置完毕，对绝缘油进行色谱分析及含气量检测，合格后，变压器可以投入正常运行。

5 应用实例

下面以近期检查梨园电站500 kV#4主变压器B相油中含气量超标为例，进行实际应用说明。

梨园电站500 kV#4主变压器2014年12月底投产，2017年3月在例行检查中发现B相含气量达到2.9%，A相与C相均为1.5%左右，在之后的持续观察中发现B相含气量最高增长到3.5%左右。经过分析B相绝缘油色谱结果，初步判断B相含气量为进入空气所致。停电检查时，按照上述步骤，首先粗略检查油枕是否为真空状态，结果为否，则重点检查油枕部分进气的可能性。然后用整体密封试验法，从呼吸器接口处对本体加压至5 kPa，压力保持30 min，无明显变化，则将漏气的范围进一步缩小至胶囊本体及联通阀阀芯处。最后从油枕上部呼吸器管路与胶囊连接的结合部直接给油枕内胶囊充气保压，充气至3 kPa，不到10 min，压力降为零，则基本判断胶囊本体漏气。将胶囊从油枕内拉出来检查验证，发现胶囊粘接缝破损。本次检查从开始查找漏气原因到最后确定漏气点，总用时4 h，进一步证明了本文所述检查方法的可行性和科学性。

6 结束语

目前国内绝大多数变压器含气量超标原因皆为空气进入引起的，在变压器含气量超标处理过程中，除了要准确分析含气量超标原因外，采取科学的适当的检查处理步骤，对减少实际操作中的动作浪费，防止在处理过程中新的空气进入和空气残留，防止设备损坏具有重要意义。本文总结了梨园水电站对5台变压器(电抗器)含气量超标检查处理过程中的经验，首先判断油枕是否是真空，再采用正压充气保压法，分步对油枕整体密封、胶囊和联通阀阀芯进行检查的方式，对变压器油枕中油中含量超标的原因进行一一排查，对检查处理中的注意事项进行了说明。在检查处理过程中，最重要的两点是：一是要思路清晰，流程明了，二是注意细节，准确判断。