0 引言
变压器是变电站内的核心设备，对电力系统的安全运行至关重要[1]。因此，变压器定期检修是电力系统巡检的重要内容。然而，由于变压器内部结构复杂，仅仅依靠电气试验难以发现变压器的全部潜在故障。随着变压器运行时间的延长，变压器内绝缘材料会逐渐老化和变质，绝缘油也会因氧化或高温等因素逐渐变质，这均会引起变压器内分解出CO、CO2及烃类等气体。当变压器发生故障时，上述气体的含量还会进一步上升[2]。因此，对变压器内部油色谱含量及成分进行分析，对评估变压器状态有着非常重要的价值[3]。该检测技术具有故障识别率高、不受磁场影响、不停电等优点，统计表明，超过一半的变压器故障可通过变压器油色谱检测发现[4]。为进一步分析变压器油气检测在变电站运行中的作用，以某变电站4号变压器B相异常事件为例进行研究，通过现场检查和解体检查，最终确定放电为纸板制造工艺不良所引发的绝缘缺陷所致，并对4号变压器B相异常的防范措施进行了总结。
2024年12月，某变电站500 kV 4号变压器B相油色谱在线检测数据告警，乙炔含量突增至10.72 μL/L。经专业研判后向网调申请主变紧急停运，拉开三侧开关。4号变压器紧急停运前负荷为43.6 MW（负载率3.6%），停运后3号变压器负荷由44.4 MW升至54.55 MW（负载率4.55%），1号变压器负荷675 MW（负载率56.25%）无变化，2号变压器负荷668 MW（负载率55.67%）无变化，本变电站无负荷损失，未造成本站或下级变电站其他异常。当日，该变电站所处区域天气晴，西北风3级，气温为-9~3℃。
2 现场检查情况
12月19日技术人员对4号变压器B相开展诊断性局部放电试验，发现内部存在异常放电信号。12月20日组织省超高压公司、省电科院与厂家人员共同开展内检，发现主柱线圈下部与下铁轭间绝缘纸板上存在爬电痕迹。
2.1 局部放电试验情况
现场对变压器开展局部放电试验同步安装多个超声局放传感器、高频传感器，并接入主变高压侧内置式特高频传感器开展局放定位。升压至0.9U_m/√3时高压侧局放值约500 pC后降低至约90 pC。位于高压套管下部及其附近的超声传感器有明显局放信号且幅值较大，同时存在高频、特高频局放信号。多点超声定位于高压套管尾端附近。继续升压至1.2U_m/√3时，中压侧出现明显局放信号幅值约8000 pC，根据三个绕组之间放电量传递比计算，存在中压侧局放信号向高、低压侧传递现象，局放起始电压(60 kV)高于熄灭电压(46 kV)，且高压放电信号拖尾明显。铁芯、夹件接地高频电流300~800 mV。
后续中压局放信号突然增大至30000 pC左右，高压信号也超过10000 pC，此时铁芯、夹件接地高频电流约为2000 mV，为防止绝缘彻底击穿，降压至零后未再进行升压。经超声定位，中压套管下方存在超声局放信号，但明显小于高压套管下部传感器超声幅值。最终超声定位结果显示放电点位于高压下方。
2.2 现场内检情况
现场分别从高压侧套管下部人孔和中压侧套管下部人孔进入对该变压器内部各绕组引线、各侧套管尾部及升高座、上下夹件及目视可及的围屏、绝缘支撑等部件进行详细检查，并在主柱线圈下部与下铁轭间绝缘纸板上发现爬电痕迹，如图1所示。
3 解体分析情况
该变压器返厂后，省公司在特邀专家指导下组织解体分析，先后开展吊罩解体检查与纸板缺陷检测工作，具体流程如下。
3.1 吊罩解体检查
针对现场内检所发现的放电部位展开重点检查。
1)主柱与旁柱之间的相间隔板、由旁轭向线圈第二层纸板内外表面均存在明显的爬电痕迹。其中每张隔板共粘贴有8根撑条，第二层相间隔板的内侧撑条（靠近线圈侧）和纸板粘接处均存在不同程度放电现象，如图2所示。
2)隔板的水平绝缘托板与隔板结合处存在明显烧蚀现象，长度约400 mm。烧蚀痕迹附近纸板存在大量起泡现象。对此区域3处外表完好的明显起泡部位进行解剖，发现其中2处起泡区域有明显的内部爬电痕迹。同时发现相间隔板下半部起泡现象比上半部更为明显，如图3所示。
3)继续解体检查，串联、公共绕组、低压绕组及围屏均未见异常。对储油柜内油进行取样分析，微水、击穿电压检测结果正常。对储油柜及胶囊开展密封性检查未见异常。
3.2 纸板缺陷检测
技术人员对存在放电痕迹的托板、相间隔板、撑条等绝缘件开展X光检测，进一步分析异常原因。对第二层绝缘纸板全段进行X光检测，在绝缘纸板的隔板下端面处可见较深的放电痕迹，如图4所示。剥离纸板后发现，该痕迹为下部2~3挡间较深的放电通道痕迹，非检测到的有效缺陷。其余检查位置的X光片无明显异常。将爬电痕迹较多的第2~4挡撑条并排排列，X光透视照片均未发现异常情况。并排放置下部爬电托板和上部无异常托板，X光透视照片亦未发现异常情况。
3.3 纸板检测总结
1)经过吊罩解体检查可知，仅在主柱与旁柱之间的相间隔板、水平绝缘托板、内外侧撑条处存在放电痕迹，其余位置如串联、公共绕组、低压绕组及围屏无异常现象，证明放电仅存在于相间隔板及下部托板区域。
2)X光透视发现的异常情况由放电通道痕迹和制样过程产生，未发现纸板材料原有的绝缘缺陷情况。
4 异常原因分析
4.1 放电过程
通过吊罩解体检查和纸板缺陷分析可知，放电位置仅存在于场强较低的相间隔板及下部托板表面，具体表现为第2～4挡之间的下部托板与第2层隔板接触端面首先发生放电，并以第2层隔板外侧（旁轭侧）为路径向上爬电，如图5所示。同时，向周边呈树枝状扩散，与其接触的两侧撑条也在局部发生放电，在撑条表面形成多个单一放电点。
在内部爬电发生后，由于固体绝缘与绝缘油分解产气不能及时排出，爬电路径上多处出现“起泡”现象。爬电发生过程中涉及绝缘油和固体绝缘放电时出现相应的特征气体，使变压器油色谱氢气、总烃、碳氧化物含量大幅增长。
分析油色谱数据变化情况，氢气、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等特征气体含量显著增加。其中氢气含量由6.42 μL/L突增至28.64 μL/L，乙炔含量由0.08 μL/L增长至10.72 μL/L，在总烃中的绝对组分最高；乙烯含量由1.21 μL/L增长至4.13 μL/L。以上油色谱数据符合纸板内部放电时的特征气体分布特征，放电可定性为源于托板内部。
4.2 异常放电原因
吊罩解体后对油箱、油管路、胶囊等进行目视检查和试漏测试，未发现油箱及油管路内存在进水迹象，胶囊密封状况良好，且发生故障的相间隔板位置与油箱上方可能存在渗漏的接口不吻合，因此可以排除水分导致故障的可能性。
通过器身解体检查，未发现器身内存在可能导致故障的异物；同时对放电较严重的位置取样进行元素检测，未检出可能导致本次故障的异物元素。该产品在出厂试验、现场试验和现场前期运行期间均未发生异常，基本排除异物导致故障的可能性。
综上分析，该变电站4号变压器B相内部绝缘纸板放电原因为纸板存在制造缺陷，该缺陷所属区域为低场强区，在试验和前期运行过程中尚未出现异常，经过长时间运行后相间隔板及底部托板区域的绝缘状态发生变化，下部托板本身的微小缺陷在电场作用下扩大，最终出现放电和爬电现象。
5 防范措施
综上所述，该变电站4号变压器B相内部绝缘纸板放电为纸板制造工艺不良造成的绝缘缺陷所致，虽然经原因追溯可知本例故障为偶然事件，但为了在今后运行中避免此类事件的再次发生，还应从以下两个方面采取防范措施：
1)优先选用制造工艺优、安装技术好的供应商，以充分保障各项用品的品质。此外还应加强对安装过程的监控，做到专人监督和专家组验收，严把质量关和安装工艺关。
2)技术人员应加强对设备的常规巡查和重点检查，及时发现变电站中存在的安全隐患和故障，并做好同类故障分析，降低相似故障的发生率。
[参考文献]
[1] 郑玉平，郝治国，薛众鑫，等.大型电力变压器安全运行与主动保护技术探索[J].电力系统自动化，2023，47(20)：1-12.
[2] 谢一鸣，阮江军，金硕，等.热老化过程中油浸纸板电阻率影响因素研究[J].绝缘材料，2023，56(6)：46-53.
[3] 解宵.面向电力变压器油色谱数据特征参量的研究[D].西安：西安理工大学，2021.
[4] 王法顺，周刚，李伟琦.一起500千伏主变B相色谱异常事件分析[J].电气开关，2023，61(3)：103-107.
收稿日期：2025-11-26
作者简介：王清泉（1984—），男，河北保定人，工程师，技师，从事电气试验、油务试验、变电检修工作。