高原风电场箱式变压器油中氢气含量超标原因分析与防范措施.docx

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1、高原风电场箱式变压器油中氢气含量超标原因分析与防范措施摘要：本文介绍了35kV高原风电场部分箱式变压器油中氢气含量在运行一段时间后异常超标的现象，对这一故障原因进行了阐述与分析，介绍了相应技改方案与处理防范措施，对于相关专业人员在处理类似故障时有一定的借鉴作用。关健词：高原风电场；箱式变压器；油中氢气；色谱分析法；防范处理措施一、风电场概况变压器是电力系统的重要设备,而箱式变压器是风力发电机组转化输送电能的重要环节，减少箱式变压器故障的发生，对风电场的安全运行具有极其重要的意义。大唐洱源凤羽风电有限责任公司所属风电场域海拔位于31003650米之间,常年低温严寒、湿度大、昼夜温差大、常年冻土等

2、气候恶劣环境情况以及高原环境给风力发电机组及其箱式变压器运行带来了重大影响。公司陆续进行风力发电机组的箱变技术改造，并首次采用以SF6气体作为灭弧和绝缘介质的户内气体绝缘金属封闭开关设备,大大增加了风电场集电线路运行的稳定性、安全性和可靠性。对于高原地区低温潮湿及凝露特别严重的情况，加入凝露控制器件，加热板总量增加，有效避免高低压室里内部元器件发生凝露情况；另外，预留了电源插座，方便配备小型抽湿机设备，提高防潮能力。其控制均为自动智能检测配合开启或断开使用。风电场地处雷电多发区，在高压侧配置避雷器，提供有效保护。同时对变压器内部主绝缘要进行加强处理，保证高低压之间绝缘、引线绝缘及引线支架之间的

3、绝缘距离。在低压侧配置低压过电压保护器，防止由低压线路进入的雷击电压对变压器的影响。通过一定的技术改造使箱式变压器可靠性得到了提高，但也存在一定的问题。恩兆山风电场箱式变压器于2014年6月陆续进行了投产，箱式变压器型号为ZGS-ZF-1600/35,由宁波天安（集团）股份有限公司制造,具有免维修、噪声低、低损耗、吊芯式结构、外型美观等特点。箱式变压器投运后运行正常，公司在2015年10月的油样色谱分析试验中，发现油中H2含量异常升高，超过了规程中规定的不大于150uL/L的要求（变压器油中溶解气体分析和判断导则GB7252-2001）,在随后的油色谱跟踪试验中，显示随着时间推移,H2含量持续

4、增长，与其它特征气体相比，有明显的单值升高特征。为此选取了恩兆山3号风机箱式变压器进行了分析技改与防范处理。二、箱式变压器技术参数恩兆山风电场共33台箱式变压器，都是宁波天安（集团）股份有限公司制造，其设备技术参数均相同：10月20日的油色谱试验数据显示，特征气体H2含量超过了标准规定（不大于150uLL）,CH4、C2H4等煌类气体含量在规定范围内，经送油样至云南电力试验研究院有限公司进行油色谱分析试验，试验数据正确。根据相关规定特征气体含量超过规定要求时（变压器油中溶解气体分析和判断导则GB/T7252-2001）,如H2含量大于150LL、总粒含量大于150LLC2H2含量大于5LL时，

5、均需引起注意，并进行处理。公司对此问题特别重视，于2016年年度预防性试验检修过程中，对恩兆山3号箱式变压器进行了变压器微量水分测量试验、变压器绕组绝缘电阻、吸收比试验、绕组介质损耗测试、泄漏电流测试等，试验数据均正常。3.1H2超标原因分析1 .安装调试过程中绝缘受潮恩兆山风电场箱式变压器运输、安装、调试过程中，正值春末夏初多雨季节，安装前虽然箱式变压器本体充氮保护，但高原风电场，环境恶劣，相对湿度较高，安装环境达不到相关标准，虽及时将箱式变压器本体密封并抽真空、充氮保护,这一过程中难免有潮气浸入，如在补充气体时不小心带入了水分或绝缘材料中渗入水分，在电场的作用下就会产生H2超标的情况。加之

6、风电场集电线路采用的是电力电缆输送电能，电缆连接及其其他附件连接时接触面均有受潮的可能，安装后仅清扫干净未采取进一步的处理措施。故箱式变压器本体内部及附件受潮的可能性非常大。2 .气体水分解、绝缘热分解根据相关规定变压器的气体含量均要符合电力设备预防性试验规程以及变压器油中溶解气体分析和判断导则的标准。箱式变压器在投入使用后，由于高原风电场各种恶劣因素的影响，其变压器的特征气体的含量难免会有一定的变化。经过多次论证，在电场、局部放电或者电弧放电以及热作用下，油中CH4、C2H2、C2H6等煌类及H2、8、C02等其它气体水分解、绝缘材料热分解会使得变压器的整体气体含量发生相应的变化。而恩兆山风

7、电场在投运后集电线路也发生过几次线路停电，在频繁停送电过程中必然会有局部放电或者电弧放电。3 .箱式变压器内部故障，气体不能及时排除（箱式变压器无呼吸器）箱式变压器油在变压器运行过程中，有时会内部放电的故障，这样就会引起箱式变压器油箱内的变压器油发生电裂解的化学反应，过热和放电都会引起气体含量的变化，而高原风电场35KV箱式变压器与其他变压器的不同之处在于高原箱式变压器是没有呼吸器的，这也就说明当变压器内部发生故障后，其气体不能及时排除。因为箱式变压器没有呼吸器、变压器发生呼气和吸气时就不能过滤空气中的气体气体成分和水分，变压器油的质量就将受一定的影响。如果继续运行将会会导致故障扩大，最终箱式

8、变压器损坏。综上分析，恩兆山风电场箱式变压器特征气体含量除H2含量超标外，而其他麻类气体成分含量变化不大，结合风电场所处地理位置，高海拔、低温、潮湿等客观因素，大致可判断为设备在安装调试后有受潮的可能,并且设备本身无呼吸器直接导致特征气体H2含量升高。四、防范处理措施经与制造厂家联系，于5月初将3号箱式变压器改检修，进行预防性试验及其防范处理，针对箱式变压器绝缘表面受潮、H2含量超标这一现象，主要有四个处理措施：一是预防性试验时打开箱式变压器排气阀，二是对变压器油进行脱气处理；三是更换变压器油；四是抽真空去除变压器内绝缘层表面潮气。1 .根据年度预防性试验要求，在其他试验满足要求的情况下,打开

9、箱式变压器的排气阀，将其特征气体排出。2 .将箱式变压器油全部排出，由设备厂家使用真空滤油机进行脱气处理，经过滤油处理后油色谱分析试验数据合格，符合相关规程要求。处理后色谱分析试验数据如下：经相关处理后，恩兆山3号箱式变压器各项试验数据随已达到相关标准，但与投运前还存在一定的差距，后续风电场将根据3号箱式变压器的处理经验进行变压器换油处理和抽真空去除变压器内绝缘层表面潮气,以保证特征气体含量符合相关规程要求。五、结束语箱式变压器中特征气体含量超标而继续运行极其容易导致故障扩大，最终箱式变压器损坏，严重影响整个风电场安全可靠运行。此外高原风电场环境条件恶劣，更应该循相关技术标准，考虑各种因素，做

10、好相应措施。如实在无法满足条件，就需设备投产运行后密切关注其运行工况，不定期进行试验检测，消除隐患，保证箱式变压器安全可靠运行。参考文献：1变压器安装说明/宁波天安（集团）股份有限公司2014.2电力变压器检修导则DL/T.573-2010.电力设备预防性试验规程DL/T,596-1996,Q/CSG114002-2011.4变压器油中溶解气体分析和判断导则DL/T722-2000.运行中变压器油质量GB/T7595-2008.6运行中变压器油和汽轮机油水分含量测定法（库伦法）GB7600-2014.绝缘油击穿电压测定法GB/T507-2002.液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量GB5654-2007.9变压器油中溶解气体分析和判断导则GB/T7252-2001.口0新投运120MVA变压器油中氢气含量超标原因分析与处理.口1变压器故障与监测.夏向阳，毕业论文.口2变压器油中气体分析诊断与故障检查.操敦奎，中国电力出版社.2005.