主变压器本体绝缘油耐压降低的原因及处理探究

安聪慧

摘要：电力变压器属于输配电网中主要电气设备，其运行状况是否稳定，影响电网可靠性。社会进步与发展，对电能要求越来越高，发电机容量不断增大，促使输电压等级升高，变压器电压等级与单台容量也随之提高，对变压器性能提出更高要求。当前变压器多以单台容量三相为主。大型变压器作为电力系统最为昂贵的设备之一，确保变压器运行稳定，是保证电网安全运行的主要措施。以220kV变压器为例，实际运行中，变压器可能由于多种原因出现主变压器本体绝缘油耐压降低情况，严重影响变压器正常、安全运行。

关键词：220kV;变压器;绝缘油耐压;电网

电力变压器是电网主要设备之一，其主要由导磁材料、导电材料、绝缘材料等构成。绝缘材料是变压器构成主要部分，其多为绝缘纸、矿物油等有机材料。在变压器实际运行中，受热、电、环境、机械等多因素作用，绝缘材料容易在多因素影响下，出现劣化等情况，使得变压器出现设备故障，引发供电中断。绝缘材料劣化是引起变压器故障的主要原因，可以引起绝缘材料劣化的原因多种多样，例如变压器出现短路故障后，产生的巨大电磁力可导致绕组出现变形，使得绝缘材料受损，出现匝间击穿，变压器内部油温升高，绝缘过热裂解，引发发电性绝缘故障。变压器绝缘油耐压降低是常见的绝缘材料故障，分析具体原因便于及时采取科学措施处理，确保变压器可以正常、安全、稳定运行。

1. 220kV变压器现场情况

技术人员检测电网情况，对某220 kV变电站1号～3号，主变压器进行检验，发现其中1号变压器主体绝缘油的油耐压值为31.8kV，与220kV变压器要求油耐压值≥35 kV标准不符。技术人员对变压器进行外观检查，检查结果未发现渗流油痕迹，但天蓝色硅胶呼吸器颜色变为粉红色，油位（油盅内）低于下限位。主变压器型号为SFSZ10-180000 /220 型，绝缘材料为克拉玛依变压器用绝缘油25号（质量51.2 t），设备于2016年6月生产，同年12月完成现场调试，并开始投入运用。绝缘油是主变压器本体内部主要绝缘介质[1]。其本身性质的优劣，直接影响变压器是否可以安全运行。技术人员发现主变压器本体绝缘油耐压降低后，立即对变压器进行油务、电气试验。

2.主变压器本体绝缘油耐压降低原因分析

2.1测试分析

第一步，绝缘测试锁定故障部位对低压绕组等部位进行低绝缘测试，测试结果：①高——低压绕组及地油温37℃，R15s=22CΩ，R60s=28CΩ，吸收比=1.28，电容量=11.38nF，tanδ=0.3102%;②高压绕组—地（低压接屏蔽），R15s=1CΩ，R60s=1.16CΩ，吸收比=1.154;③高—低压绕组（外壳接屏蔽），R15s=48CΩ，R60s=68.03CΩ，吸收比=1.402;④高、低压绕组—地，电容量=19.26nF，tanδ=0.2234%;高压绕组—铁芯等（其他屏蔽）绝缘电阻=40CΩ。测试结果显示，介质损耗因数、电容量、低—高压绕组、地绝缘电阻同其他部位绝缘材料无异常，未出现明显位移情况。整个测试结果，显示高压绕组—地绝缘电阻明显过低，其他绝缘部位电阻正常，说明此部位存在绝缘缺陷。

第二步，进行高压绕组套管绝缘测试，结果显示高压套管电容量=491.03nF，tanδ=0.3412%，末屏绝缘电阻10.01CΩ;中压套管电容量=439.52nF，tanδ=0.3614%，末屏绝缘电阻10.01CΩ;中性点套管电容量=576.98nF，tanδ=0.3716%，末屏绝缘电阻10.01CΩ;结果显示套管对高压绕组绝缘缺陷没有影响。之后进行进行变压本体检查。

第三步，技术人员结合外观检查及现场试验结果，结合变压器运行状况进行综合分析，预测变压器主体油耐压降低的原因可能同油枕有关。现场检查中，将油枕掉下进行解体分析，发现安装油枕金属壳胶囊中出现纵向裂纹328mm，胶囊内不存在大量绝缘油。由于胶囊后部出现破裂情况，使得其对空气与绝缘油的隔离作用失去，加之呼吸器硅胶出现失效情况，油位（油盅内）出现下降到下限情况。无法将空气中的杂质与空气过滤，使得绝缘油同外部空气相同，变压器在实际运行中，本体温度升高，外部环境出现降低时，冷空气被吸入，出现凝露的概率升高，使得绝缘油中融入大量凝露，造成绝缘油耐压出现降低情况。

2.2主变压器本体绝缘油耐压降低故障原因锁定——油枕故障

通过测试及观察，发现导致该变压器本体绝缘油耐压降低的主要原因为油枕部位出现的故障，主要为胶囊局部破裂。考量到油枕金属外壳整体结构具体情况，分析引起胶囊局部出现破裂的原因主要有两个：（1）油枕内部安装不够规范，胶囊安装没能完全伸展开，使得变压器在运行状态下，胶囊内部充气后出现折叠、扭曲等现象，长时期运行容易让破裂出现在折叠或者扭曲之后的棱边上。油枕胶囊在呼吸时，需要反复膨胀、收缩，折叠、扭曲集中在棱边，多年运行，由于棱边过度磨损，出现破裂的情况[2]。（2）胶囊本身存在严重的质量问题。胶囊作为油枕金属壳重要组成部分，若胶囊本身存在质量问题，当胶囊运行时间长后，可能出现破裂等情况。

3.主变压器本体绝缘油耐压降低处理措施

检修人员锁定主变压器本体绝缘油油耐压降低原因为油枕胶囊出现破裂及呼吸器硅胶异常，针对这两个问题进行针对性处理。技术人员更换新的胶囊及呼吸器，确保更换胶囊与硅胶在安装之前质量符合要求，同型号仪器更换，待更换完毕后，进行测试。技术人员先将油盅内的绝缘油补充到适合的油位，并擦拭油枕金属壳内部，认真检查新的油枕胶囊，确保其无异常后进行压力测试。压力测试控制为0.02 MPa～0.03 MPa，测试12h后，观察是否存在渗漏等情况，并按照胶囊内部充气后情况，经过检查确定胶囊无问题后，复装油枕无问题，绝缘纸与绝缘油中未出现水分相互扩散情况，当温度下降后，绝缘油内水分被绝缘纸吸收，使得绝缘油含水量下降，绝缘纸内含水量增加;当温度升高后，绝缘纸内水分出现向绝缘油扩散，导致绝缘油中含水率升高，相应绝缘纸内含水率下降。为彻底消除由于变压器绝缘件受潮可能引起主变压器出现故障，根据相关工艺标准，使用真空滤油机，实现对脱水、脱气净化处理，采用热油循环法实现变压器干燥处理，降低變压器出现故障的概率，确保主变压器可以正常运行，提升电网可靠性。2个月后，技术人员对主变压器进行再次检查，主变压器绝缘油耐压正常，变压器运行正常，无故障[3]。另外，技术人员为确保主变压器始终维持正常状态，积极建立主变压器监测档案，利用物联网等技术，构建主变压器监测系统，动态观察主变压器运行情况，及时发现及时处理，确保主变压器可正常使用。

结束语

综上，主变压器本体绝缘油耐压降低的原因较多，不同原因导致的主变压器绝缘油耐压降低需要采取相应的处理措施，以确保主变压器可以正常运行。存在上述由于主变压器油枕胶囊出现破裂及呼吸器硅胶异常导致的油耐压降低，可以采取更换手段，确保主变压器各零部件可以正常使用，确保主变压器质量。

参考文献：

[1]冯玉辉，高超，代金良，等. 某核电厂主变压器绝缘油中氢气含量异常的分析与处理[J]. 变压器，2020，57（9）：77-79.

[2]郭跃东，郭丽华，郭小娴. 主变压器本体绝缘油耐压降低的原因分析及处理[J]. 电世界，2020，61（5）：34-35.

[3]薛倩. 机车主变压器冷却剂采用可降解绝缘油的可行性研究分析[J]. 铁道机车与动车，2021（3）：38-40.