摘要：本文以一台220kV变压器排油后直接补油造成变压器内部存气，产生气隙放电的案例，介绍了问题发生后的原因分析、问题排查处理以及后期预防控制措施，为同类产品的检修运维提供了供参考的检修控制建议。
关键词：变压器；检修；内部存气；控制措施
某项目一台SZ-85000/220变压器，产品运行中油色谱监测结果异常，主要表现为油中氢气、总烃含量超标准规定的注意值（氢气含量超出注意值近77倍，总烃含量超注意值2倍），且有不断增长的趋势，怀疑变压器内部存在故障，由于产品电压等级较高，为避免产品内部产生更大的质量问题，对产品进行了响应的检查和处理，本文详细描述了问题发生后的原因分析、检查处理的过程。
1、情况描述
（1）用户在例行取油样送检时发现产品油中氢气含量和总烃含量超出国标注意值，产品历次测试数值如下：产品运行一年半后的测试值氢气含量远大于注意值，同时相隔5天后取样复检，氢气含量增长量达2489.72ppm，产气速率远大于10%的注意值。
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（2）按照最近一次测试结果进行三比值法分析，结果为0 1 0，分析变压器内部有低密度的局部放电。需要进行相应的检查和处理。
（3）核实此台产品前期检修记录，2017年5月曾处理低压升高座手孔渗漏油问题，将变压器油放至油箱顶部以下，更换密封垫后使用滤油机直接对变压器补油。
2、初步原因分析
（1）变压器油气相色谱分析方法检测故障的原理
变压器油色谱分析类似于人生病了取血样测试，用于判断变压器内部有无故障，正常变压器油中气体含量与空气溶解形成平衡状态时，氧气含量占30％左右，氮气含量约占70％左右，二氧化碳含量约占0.3％左右（空气中含氧量占18%左右，含氮量占82%左右），另外还有极微量的烃类气体（碳氢化合物）。
当变压器内部发生故障时，由于变压器的油和纤维质的固体绝缘材料在电和热的作用下，将分解出故障性气体，包括：氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔(C2H2)、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）七种气体，其中CH4、C2H6、C2H4、C2H2四种烃类气体称为总烃，可用C1+C2表示。根据绝缘油热分解的机理，随着电或热故障点处的温度（释放能量）的升高，这些特征气体的产生有一定的顺序，它们是按C - H、C - C、C = C、C≡C的键能顺序依次产生，即产生顺序是CH4、C2H6、C2H4、C2H2 。另外，由于碳氢键的键能最低，生成热最小，所以在各种故障的热分解中总是首先有氢气（H2）伴随产生，低能故障时产气是以H2和CH4为主。
（2）基于油色谱分析结果和变压器油色谱检测分析方法，此台产品油中故障气体以H2和CH4为主，说明产品内部存在低密度的局部放电，放电量在10～10pC之间，局部放电故障多发生在气隙、空穴处，悬浮金属导体周围处；高电场中的导电体和接地金属部件的尖角部位之间，高电场中的受潮绝缘体内。最近两次测试结果一氧化碳、二氧化碳无明显变化，说明故障点不涉及绝缘。造成局部放电的可能有：
1）变压器内部存气泡，由于空气与变压器油的介电常数不同，引起轻微局部放电，导致氢气增长。
2）变压器器身表面或油中水分过高（即受潮），油中水分和含湿杂质形成的“小桥”引起局部放电而产生氢气。
3）变压器内部金属导体连接部分（不带绝缘部分）存在局部放电，包括：高、低压引线连接，铁芯、开关等部位，以及升高座引线的连接部分。
根据以上分析情况，计划对变压器停电进行如下检查和处理：
1）检查变压器的整体密封性能。
2）对变压器排油进行内检，确定变压器金属导体连接部分是否存在故障点（放电痕迹）。
3）对变压器进行真空注油，提升变压器的绝缘性能（通过真空机组对密闭的变压器抽真空，全真空状态下油中、器身绝缘中的潮气气化，通过真空机组抽出）。最后对变压器热油循环，将变压器油中超标的气体含量过滤干净。
4）产品做全套试验，测试结果合格后，对产品送电运行，继续跟踪油色谱记录。
3、现场处理情况
（1）变压器本体试漏
对变压器油箱顶部打气压试漏（作用于变压器油箱顶部真空注油阀门处，压力值0.03MPa），保持24小时气压无明显变化，同时观察变压器各密封部位未发生明显的渗漏油情况，可以排除变压器本体渗漏进水受潮的可能。
（2）变压器内部检查情况
现场准备真空机组、油罐、滤油机等设备，将变压器油内部全部排出，进人对变压器内部检查检查高压引线、低压尾部连接部分、铁芯上下部位、有载开关各机械连接部位以及高压升高座桶内绝缘及支撑架均无异常，没有发现任何放电等痕迹。
（3）变压器真空注油及热油循环
对变压器密封抽真空，真空度达到随后对变压器抽真空注油，并进行72小时的热油循环。
注：真空脱气（水），利用真空抽出变压器内部残存气体，并利用水份在低气压下沸点降低的原理，使受潮部位的水分快速蒸发而达到脱潮的目的，提升变压器整体绝缘性能。
滤油后变压器油具体数值见下表：
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（4）对产品进行预防性试验
按照GB50150对变压器进行验收试验，各项试验指标符合标准要求。
（5）对产品送电运行，跟踪监测
产品送电后，分别在运行24小时后、一周、半个月、一个月、三个月取样送供电公司（第三方）测试，油中各项气体指标均无明显增长，产品运行正常，问题已彻底解决。
结论：此台变压器前期运行过程中油色谱正常，说明产品电气结构无问题，对变压器内检并未发现异常，根据对产品真空注油并热油循处理，运行后再未发生油色谱异常的情况，结合变压器前期有排油、补油操作，印证发生有色谱异常的原因是产品检修直接补油过程中，存在高场强区域存空气的可能，造成变压器内部气泡放电，导致油色谱异常。
管控措施：对于220kV级及以上油浸变压器，对于产品检修过程中补油没有要求必须采用真空补油的方式，但由于220kV级及以上变压器电压等级非常高，产品检修时如有排油处理的操作（尤其是本体排油油位低于油箱顶部或线圈部位的），如不采用真空补油的方式，在注油过程中一方面油中会有较多的气泡游离或吸附在线圈绝缘表面，在油箱顶部等位置也会有一定量的残留气体无法排净，产品投运后，游离的气泡在经过高场强部位或者油箱顶部的聚集气体距离场强集中部位，就会产生气泡放电，此过程会持续较长时间，给产品的安全运行带来较大的困扰，故对于220kV以上产品的排油检修，在补油时应尽量采用真空补油的方式，避免油箱顶部留存残留气体或油中气泡含量较大，造成运行中油色谱异常，给产品的运行维护带来不必要的困扰。