某電廠主變壓器總烴含量超標(biāo)的綜合分析及處理

單銀忠，時明亮，池海江

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210046;2.太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇太倉215433)

某電廠主變壓器總烴含量超標(biāo)的綜合分析及處理

單銀忠1，時明亮1，池海江2

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210046;2.太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇太倉215433)

利用變壓器油中溶解特征氣體的組分和含量可識別變壓器潛伏性故障，介紹大型電力變壓器油中總烴含量超標(biāo)的綜合分析和處理過程，通過變壓器油中特征氣體注意值、產(chǎn)氣速率以及變壓器的運行狀況等因素，對變壓器故障類型進行了分析，并結(jié)合電氣試驗、變壓器的負荷變化及潛油泵的輔助檢查，對故障部位進行了初步判斷。

變壓器油;特征氣體;總烴;產(chǎn)氣速率

1 概述

電力變壓器是發(fā)電廠的重要設(shè)備之一，一旦發(fā)生內(nèi)部故障，檢修周期長(嚴重時要返廠檢修)，費用大，影響面廣。為了確保其安全可靠運行，及時發(fā)現(xiàn)運行中變壓器內(nèi)部的早期故障極為重要。國內(nèi)外的長期實踐證明，利用油中溶解氣體分析(DGA)技術(shù)來檢測變壓器內(nèi)部潛伏性早期故障是十分有效的［1］。2013年6月25日，某電廠通過DGA檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)主變壓器內(nèi)部存在高溫過熱故障，通過綜合判斷分析后及時對故障進行了處理，避免了一起變壓器損壞的設(shè)備事故。

2 變壓器內(nèi)部故障診斷方法

變壓器油中溶解氣體分析技術(shù)，包括從變壓器中取出油樣，再從油中分離出溶解氣體，用氣相色譜分析該氣體的成分，對分析結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，并依據(jù)所獲得的各組分氣體含量及產(chǎn)氣速率的變化，判定設(shè)備有無內(nèi)部故障，診斷其故障種類和程度，綜合診斷估計故障部位［2］。

2.1 與特征氣體注意值比較

通過與油中溶解氣體含量的注意值比較來判斷變壓器是否有故障。運行中變壓器油中溶解氣體含量的注意值分別是:總烴150μL/L，C2H21μL/L (330kV及以上)和5μL/L(220kV及以下)，H2150μL/L。

2.2 與產(chǎn)氣速率的注意值比較

油中溶解氣體產(chǎn)氣速率分為絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率的大小與故障的能量、故障點的溫度以及故障涉及的范圍等情況有直接關(guān)系。還與設(shè)備類型、負荷情況和絕緣材料的體積及其老化程度有關(guān)［3］。

3 主變壓器故障實例分析

3.1 變壓器總烴的異常變化分析

某電廠6號主變壓器型號為SFP10－370000/ 220，三相一體，強迫油循環(huán)風(fēng)冷，于2004年12月投運。目前運行10年多。2013年7月1日，6號主變壓器在正常取油樣進行油色譜分析時發(fā)現(xiàn)總烴含量高達296.3ppm，已經(jīng)超過150μL/L的注意值。之后改為每天一次油樣進行跟蹤分析，直到至7月29日，總烴含量穩(wěn)定在400μL/L左右，7月29日最高達464μL/L，發(fā)現(xiàn)總烴超標(biāo)前后的變壓器油中溶解氣體含量測試記錄數(shù)據(jù)三比值計算見表1。

表16 號主變壓器油中溶解氣體含量測試結(jié)果及三比值計算μL/L

3.2 故障種類判斷

按表1數(shù)據(jù)計算不同時間段的總烴產(chǎn)氣速率，2013年7月1日～2013年6月4日總烴的絕對產(chǎn)氣速率為338.5ml/d，2013年7月17日～2013年6月4日總烴的絕對產(chǎn)氣速率為358ml/d，2013年7月29日～2013年6月4日總烴的絕對產(chǎn)氣速率為306ml/d，均遠大于《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》(DL/T722－2014)(以下稱導(dǎo)則)規(guī)定的12 ml/d的注意值;2013年7月1日～2013年6月4日總烴的相對產(chǎn)氣速率為202%，已超出“導(dǎo)則”規(guī)定的注意值10%。

結(jié)合總烴的絕對數(shù)大于150μL/L的注意值，可以初步判定變壓器內(nèi)有故障。同時特征氣體CH4和C2H4均大幅度增長，C2H4含量時有時無且在允許值范圍內(nèi)，CO和CO2含量有所增長但基本穩(wěn)定，可以排除放電性故障，初步判斷為過熱性故障。用三比值法對故障性質(zhì)進行判斷，可知變壓器內(nèi)部存在過熱故障。

3.3 故障部位的初步判斷

(1)總烴含量隨負荷的變化分析?？偀N含量隨負荷的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)負荷上升時總烴含量上升，負荷下降時總烴含量下降。機組帶大負荷期間保持3組散熱器運行，繞組溫度最高81.2℃;投入4組散熱器運行后，繞組溫度最高71.7℃;當(dāng)繞組溫度超70℃后總烴含量明顯增加，初步判斷總烴含量的增加隨油溫的上升而增大。

(2)總烴含量隨散熱器數(shù)量投入及潛油泵情況的分析在4組散熱器、潛油泵切換運行的情況下，連續(xù)跟蹤，油中總烴含量沒有明顯變化;對運行中的4臺潛油泵電機檢查，測量三相電流平衡且聲音正常，可排除因散熱器、潛油泵電機定子線圈缺陷造成的烴類氣體增長。

(3)用鉗形電流表測量主變鐵芯接地電流為21mA，屬于正常范圍;停電檢修期間測量鐵芯絕緣為10000MΩ，說明變壓器鐵芯沒有多點接地。同時C2H4含量沒有CH4高，也說明不是鐵芯多點接地。

(4)導(dǎo)電回路接觸不良的排查。對變壓器高、低壓繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)進行分析，直流電阻在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，可排除分接開關(guān)和引線接觸不良。在紅外成像檢測時未發(fā)現(xiàn)變壓器箱體和套管接頭等的過熱現(xiàn)象，可排除過熱故障發(fā)生在電回路。

(5)二比值法和四比值法分析。二比值分析法:R1=C2H2/C2H4，R1＜0.1過熱，0.1≤R1＜3電弧放電，R1≥3火花放電;R2=C2H4/C2H6，R2＜1低溫過熱，1≤R2＜3中溫過熱，R2≥3高溫過熱。

采用國外的“四比值法”對主變色譜數(shù)據(jù)進行分析，即利用5種特征氣體的四對比值來判斷故障，一般情況下，CH4/H2=1～3時為磁回路過熱性故障，CH4/H2≥3時為電回路過熱性故障，如全部滿足判據(jù)條件，可判定為鐵芯多點接地，二比值法和四比值法的計算結(jié)果如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)綜合分析，R1＜0.1，R2≥3，CH4/H2在1～3之間，可判斷變壓器磁回路存在中高溫過熱性故障，并可以排除鐵芯多點接地。

表26 號主變油色譜“二比值”和“四比值”計算結(jié)果

3.4 綜合分析結(jié)論及處理結(jié)果

結(jié)合“二比值法”、“三比值法”、絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率、“四比值法”等分析方法，并通過測量變壓器繞組直流電阻、鐵芯接地電流和鐵芯的絕緣電阻，排除了潛油泵和冷卻器風(fēng)扇外部因素的影響、也排除了導(dǎo)電回路接觸不良及鐵芯多點接地引起的發(fā)熱故障，可以初步判定6號主變壓器磁回路存在過熱故障，應(yīng)重點對鐵軛夾件和螺栓之間，磁屏蔽上的不良焊點和夾件等部位進行檢查。

在做好主變壓器停役檢查的相關(guān)準備工作后，2015年4月18日，對6號主變壓器進行了吊罩大修，檢查發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)上夾件磁屏蔽及托板螺栓有六處發(fā)熱痕跡。過熱原因分析為主變壓器低壓側(cè)夾件磁屏蔽托板螺栓松動引起接觸不良，磁場分布不均，造成夾件磁屏蔽及托板螺栓發(fā)熱，引起變壓器油總烴增長直至超標(biāo)。

廠家工藝要求進行濾油及熱油循環(huán)，6號變壓器大修后，油色譜數(shù)據(jù)如表3所示。

表36 號變壓器大修后油中溶解氣體測試結(jié)果μL/L

在所有的預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)合格后，現(xiàn)場進行了1.3倍額定電壓下的局部放電試驗，投運24h后油色譜數(shù)據(jù)正常，變壓器運行正常。

4 結(jié)語

本次故障案例分析證明，利用油中溶解氣體分析技術(shù)檢測變壓器內(nèi)部潛伏性早期故障是十分有效的。根據(jù)油中溶解氣體數(shù)據(jù)進行分析判斷時，首先要判斷變壓器有無故障，然后再判斷故障類型和程度。運行中的變壓器應(yīng)根據(jù)“導(dǎo)則”進行綜合判斷，不能局限于“導(dǎo)則”規(guī)定的注意值，且要特別重視總烴、一氧化碳、二氧化碳等特征氣體的產(chǎn)氣速率。當(dāng)懷疑設(shè)備異常時，應(yīng)縮短色譜分析周期。當(dāng)產(chǎn)氣速率突然增長或故障性質(zhì)發(fā)生變化，須視情況采取必要措施。變壓器特征氣體的產(chǎn)氣速率的異常變化是判斷變壓器有無故障的重要原則。但其易被忽視只有在設(shè)備的氣體含量超過注意值時才關(guān)注其產(chǎn)氣速率的注意值，容易造成變壓器潛伏性故障的漏判，進而導(dǎo)致變壓器燒損的重大設(shè)備事故。

［1］吳健，胡海平.一起變壓器總烴異常的綜合分析和處理［J］.浙江電力，2013(6):27－29.

［2］操敦奎，許維宗，阮國芳.變壓器運行維護與故障分析處理［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［3］DL/T 722－2014，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

Comprehensive analysis and treatment of over－proof of total hydrocarbon content in main transformer for a power plant

Composition and content of dissolved gas in transformer oil can indicate latent transformer fault.This study introduces the analysis and treatment of over－proof of total hydrocarbon content in main transformer oil.Based on the typical concentration values，typical growth rates of characteristic gas in transformer oil as well as operating conditions and structural characteristics of the transformer，the fault types were analyzed.And combined with electrical tests，load changes of transform and accessional examinations of oil circulating pump，the fault locations are determined.

transformer oil;characteristic gas;total hydrocarbon;rate of gas increase

TM407

B

1674－8069(2016)02－052－03

2015-11-12;

2016-01-07

單銀忠(1964-)，男，黑龍江省富錦人，高級工程師，碩士，主要從事高壓試驗工作。E－mail:shanyinzhong@163.com