1 前言
變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著將電能從發(fā)電廠高效、安全輸送至各類用戶的重要任務(wù)。在長期的高溫高壓及重載工作環(huán)境下，變壓器內(nèi)部的油介質(zhì)會受到電場、熱場、氧化作用及水分等多重因素的影響，逐漸發(fā)生老化，進(jìn)而可能觸發(fā)各類電氣故障[1]。
變壓器油作為變壓器絕緣與散熱的核心介質(zhì)，其物理與化學(xué)性質(zhì)分析對于預(yù)測和診斷變壓器潛在故障具有至關(guān)重要的作用。乙炔作為變壓器油中可能產(chǎn)生的氣體之一，其生成往往與變壓器內(nèi)部的局部放電現(xiàn)象密切相關(guān)，這種局部放電若不及時(shí)處理，可能會導(dǎo)致變壓器的損壞[2]。因此，在變壓器的交接實(shí)驗(yàn)及局部放電試驗(yàn)中，對乙炔的監(jiān)測顯得尤為重要。一旦乙炔含量超出規(guī)定限值，即表明變壓器內(nèi)部可能存在異常，須立即進(jìn)行排查與處理，以確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)此，對變壓器中乙炔超標(biāo)現(xiàn)象的深入分析與有效處理不僅對保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，同時(shí)也對提升變壓器的可靠性與延長其使用壽命發(fā)揮著關(guān)鍵作用[3]。
針對變壓器乙炔超標(biāo)的研究已經(jīng)開展了較多，主要集中在乙炔的來源和影響因素的分析及其對變壓器的影響等方面。文獻(xiàn)[4]針對某電力公司220kV變壓器的乙炔超標(biāo)問題，利用氣相色譜法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，并采取相應(yīng)的處理措施，最終解決了該問題。文獻(xiàn)[5]從油泡檢測和氣體分析兩個(gè)方面對500kV變壓器乙炔超標(biāo)原因進(jìn)行了分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施?？梢钥闯?，已經(jīng)對變壓器乙炔超標(biāo)的分析和處理進(jìn)行了較多的研究，但是在具體問題的發(fā)生和處理中，針對不同的變壓器情況需要具體分析，尋找合適的處理方法。為此，文中針對一起電廠主變壓器交接試驗(yàn)局部放電試驗(yàn)后變壓器油中乙炔超標(biāo)的缺陷，進(jìn)行了全面分析并提出了針對性處理方案，經(jīng)過處置后找到了變壓器內(nèi)部含乙炔量超標(biāo)的主要原因。
2 變壓器交接試驗(yàn)及問題分析
2.1 變壓器交接試驗(yàn)
變壓器交接試驗(yàn)是確保變壓器在正式運(yùn)行前滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的重要環(huán)節(jié)，其目的在于驗(yàn)證變壓器的各項(xiàng)性能指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，從而保障其在運(yùn)行過程中的安全性與可靠性。常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目包括短路阻抗測試、空載損耗測定、負(fù)載損耗測定以及電壓比測試等。這些試驗(yàn)?zāi)軌蚧驹u估變壓器的性能狀況。
除了上述常規(guī)試驗(yàn)之外，變壓器交接試驗(yàn)還涵蓋了若干特殊試驗(yàn)項(xiàng)目，如局部放電試驗(yàn)和油中乙炔含量測試等。這些特殊試驗(yàn)?zāi)軌蚋由钊氲貙ψ儔浩鞯墓δ苓M(jìn)行全面檢測，同時(shí)對變壓器可能存在的潛在問題進(jìn)行早期識別和及時(shí)處理。在對某電廠主變壓器進(jìn)行交接試驗(yàn)的過程中，檢測到局部放電信號和油中乙炔含量均存在超標(biāo)現(xiàn)象。這些異常情況的發(fā)現(xiàn)，不僅暴露了變壓器在運(yùn)行中可能遇到的問題，而且對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了潛在威脅。
2.2 局部放電問題分析
局部放電現(xiàn)象是變壓器運(yùn)行中常見的一種故障，其根本原因通常歸咎于變壓器內(nèi)部介質(zhì)的缺陷或電場分布的異常。局部放電的發(fā)生不僅會干擾變壓器的正常工作，還可能加速電氣設(shè)備的老化過程，導(dǎo)致設(shè)備損壞。在極端情況下，局部放電甚至可能觸發(fā)火災(zāi)或爆炸事故，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，對變壓器中的局部放電問題進(jìn)行深入分析與有效處理，對于確保變壓器的可靠運(yùn)行和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。
在進(jìn)行變壓器交接試驗(yàn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)局部放電信號超出正常范圍，應(yīng)立即采取綜合診斷措施。結(jié)合油色譜檢測與局部放電檢測的方法，對變壓器進(jìn)行全面分析，是一種行之有效的策略。油色譜檢測能夠識別變壓器油中的微量金屬粒子或其他雜質(zhì)，這些指標(biāo)可能暗示變壓器內(nèi)部存在缺陷。同時(shí)，局部放電檢測能夠直觀地捕捉到變壓器內(nèi)部的局部放電活動。通過對這兩項(xiàng)檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析，不僅可以準(zhǔn)確地定位局部放電的發(fā)生區(qū)域，還能深入探究局部放電的根本原因，從而實(shí)施有針對性的解決方案。
2.3 油中乙炔超標(biāo)問題分析
變壓器油中乙炔含量超標(biāo)是變壓器運(yùn)行中較為常見的問題之一。這一現(xiàn)象通常是由于變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電或其他破壞性因素引起的。油中乙炔含量的異常升高不僅會干擾變壓器的正常運(yùn)行，還可能潛藏安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，對于檢測到油中乙炔超標(biāo)的變壓器，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
在執(zhí)行變壓器交接試驗(yàn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)油中乙炔含量超出正常水平，應(yīng)立即采取相應(yīng)的診斷與處理措施。一種可行的方法是對變壓器油進(jìn)行采樣并送至專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行乙炔含量的精確檢測。若檢測結(jié)果確認(rèn)乙炔含量確實(shí)超標(biāo)，此時(shí)可以采用升溫處理的方式來降低油中乙炔的濃度。具體操作流程包括將變壓器油加熱，利用加熱過程中乙炔的揮發(fā)性，逐步降低油中乙炔的含量。待油中乙炔含量降至安全水平后，便可終止升溫處理。
3 缺陷概述
2022年3月22日，某電廠#1號主變壓器進(jìn)行交接放電試驗(yàn)。對A相進(jìn)行局部放電試驗(yàn)加壓至6kV時(shí)，突然出現(xiàn)放電現(xiàn)象，中壓/高壓局部放電量約1500/5600pC；再次將電壓加壓至19kV時(shí)，中壓/高壓局部放電量約1800/9500 pC；當(dāng)試驗(yàn)電壓達(dá)到25kV時(shí)，中壓/高壓局部放電量約2000/12000pC。然后通過改變加壓方式進(jìn)行了多次重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓從4kV升至25kV中壓/高壓局部放電量在1600～2000/5500～12500pC之間波動，為避免設(shè)備損壞，試驗(yàn)人員終止了此次試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)加壓程序如圖1所示。1號主變反復(fù)出現(xiàn)放電現(xiàn)象試驗(yàn)人員定論為1號主變局部放電不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
針對#1號主變壓器反復(fù)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，試驗(yàn)人員查看主變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)前變壓器本體絕緣油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，見表1。
按照新裝變壓器油中溶解氣體含量應(yīng)滿足總烴≤20μL/L;H2≤30μL/L;C2H2≤0.1μL/L。從表1數(shù)據(jù)分析，局放試驗(yàn)前1號主變壓器本體絕緣油中沒有乙炔含量。對1號主變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)后變壓器本體絕緣油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。
從表2數(shù)據(jù)分析，局放試驗(yàn)后#1號主變壓器本體絕緣油中乙炔含量超過投運(yùn)前標(biāo)準(zhǔn)。
4 處理方案
4.1 局部放電問題的處理方案
為了徹底解決變壓器內(nèi)部的局部放電問題，本研究采用了油色譜檢測與局部放電檢測相結(jié)合的方法，對變壓器進(jìn)行了全面的分析，以識別導(dǎo)致局部放電的根本原因，并實(shí)施了針對性的處理措施。具體操作流程如下：
(1）從變壓器中采集油樣，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行油色譜檢測；
(2）利用局部放電檢測儀對變壓器內(nèi)部進(jìn)行局部放電檢測，并詳細(xì)記錄檢測數(shù)據(jù)；
(3）對油色譜檢測結(jié)果與局部放電檢測結(jié)果進(jìn)行綜合對比分析，以準(zhǔn)確找出引發(fā)局部放電的根源；
(4）依據(jù)分析結(jié)果，采取針對性的措施，如更換變壓器油或更新局部放電檢測設(shè)備等。
4.2 油中乙炔超標(biāo)問題的處理方案
針對變壓器油中乙炔含量超標(biāo)的問題，本研究提出了一種通過升溫處理來促進(jìn)油中乙炔揮發(fā)的方法。具體操作步驟如下：
(1）采集變壓器油樣，并將其送往實(shí)驗(yàn)室以檢測乙炔含量。
(2）若檢測結(jié)果顯示油中乙炔含量超標(biāo)，應(yīng)對變壓器進(jìn)行升溫處理，以加速油中乙炔的揮發(fā)過程。在進(jìn)行升溫處理時(shí)，必須嚴(yán)格控制處理的時(shí)間與溫度，以避免對變壓器造成任何負(fù)面影響。
5 處理效果驗(yàn)證及分析
5.1 實(shí)驗(yàn)方法
為了深入探究變壓器內(nèi)部的局部放電問題，本文采用了一臺高精度局部放電檢測儀對變壓器進(jìn)行了詳細(xì)的內(nèi)部檢測。此外，選取了若干典型的變壓器油樣，進(jìn)行了油色譜檢測和乙炔含量的精確測定。在處理過程中，不僅更換了部分設(shè)備，還對相關(guān)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行了精細(xì)調(diào)整，旨在達(dá)到最優(yōu)的處理效果。針對油中乙炔超標(biāo)問題的實(shí)驗(yàn)方法如下：①利用高真空濾油機(jī)對主體油加熱至65℃，并進(jìn)行60h的循環(huán)處理；②整體充氣排油15h，以確保油中氣體充分排出；③對變壓器本體進(jìn)行反復(fù)檢查，確保無任何漏點(diǎn)或缺陷；④將變壓器主體箱抽至真空狀態(tài)，并分三次進(jìn)行注油，以確保油的質(zhì)量和性能；⑤利用高真空濾油機(jī)對主體油加熱至70℃，再次進(jìn)行72 h的循環(huán)處理，以達(dá)到以下指標(biāo)：耐壓≥70 kV，含水量≤10×10-6，含氣量≤0.5%，介損≤0.2%，顆粒度≤1000個(gè)；⑥進(jìn)行油樣采集和化驗(yàn)，以確保處理效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證
#1主變壓器經(jīng)重新注油靜置后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與第一次試驗(yàn)一樣。試驗(yàn)后變壓器本體絕緣油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。
試驗(yàn)得出如下結(jié)論：#1主變壓器內(nèi)部可能有氣泡，雖然長時(shí)間靜置，但變壓器本體油內(nèi)仍然存有部分氣泡釋放，隨著變壓器加壓的進(jìn)行氣泡被完全釋放。經(jīng)過變壓器油的再次熱循環(huán)后不存在空氣，所以再次進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)放電消失，變壓器油中乙炔含量也滿足標(biāo)準(zhǔn)。
6 結(jié)束語
在對某電廠#1變壓器進(jìn)行進(jìn)站交接試驗(yàn)、油色譜檢測以及局部放電檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)變壓器油中的乙炔含量超出了正常范圍。通過對超標(biāo)現(xiàn)象的深入分析旨在探究乙炔超標(biāo)的成因，并據(jù)此提出針對性的處理措施。為了驗(yàn)證所提處理措施的有效性，采取了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法。通過對比處理前后變壓器油中乙炔含量的變化情況，結(jié)果表明，采取的處理措施能夠顯著降低油中乙炔的含量，從而有效消除了由乙炔超標(biāo)帶來的安全隱患，確保了變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。