【摘 要】變壓器油的特性之一就是隨著溫度的升高會分解出不同的氣體，因此對于運(yùn)行中的油冷卻變壓器，色譜數(shù)據(jù)必須加強(qiáng)監(jiān)測。油色譜分析是從運(yùn)行的變壓器油中，提取氣體的組分和含量用來分析判斷變壓器是否存在故障以及故障的性質(zhì)和嚴(yán)重程度的一種手段。通過色譜數(shù)據(jù)分析可以提早發(fā)現(xiàn)和解決變壓器存在的故障，保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變壓器 色譜分析 氣體組分 故障

一、色譜數(shù)據(jù)分析原則

變壓器故障大體分為放電性故障和過熱性故障，變壓器油的分解是由于溫度高產(chǎn)生的，不同的故障會導(dǎo)致油不同的溫度，而分解的氣體也有所差別。

由于故障原因當(dāng)局部油溫上升到一定程度時，可分解為分子氣態(tài)物質(zhì)，如甲烷、乙烷產(chǎn)生在100-150℃以上，乙烯產(chǎn)生在300-600℃以上，而乙炔產(chǎn)生在800-1200℃以上，氫（H2） 多屬于故障產(chǎn)生其它氣體的“附屬品”，有故障便產(chǎn)生氫。 在變壓器故障中，只有火花放電或電弧放電時，其局部溫度可達(dá)1000℃以上，因此我們稱C2H2為放電故障的特征氣體。 由于種種原因設(shè)備內(nèi)部異常過熱，當(dāng)溫度達(dá)到300-600℃以上時產(chǎn)生乙烯，且隨溫度的升高而產(chǎn)生乙烯量也增高，因此我們將乙烯看做過熱性故障的特征氣體。 變壓器所用固體絕緣材料是碳?xì)溲趸衔?，在受熱時分解產(chǎn)生CO、CO2、H2，所以把CO、CO2看做固體絕緣老化的特征氣體。通過對變壓器油色譜數(shù)據(jù)分析，分析產(chǎn)生氣體的不同組分，進(jìn)而判斷變壓器故障的類型，以有助于制定相應(yīng)的處理和解決方案，維護(hù)和保障變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、秦山二廠2號主變A相總烴高的處理

2號主變A相在線色譜裝置監(jiān)測的數(shù)據(jù)在2011年2月色譜出現(xiàn)增長趨勢，甲烷、乙烯、總烴等含量增長趨勢明顯，增長數(shù)值較小，且均在國標(biāo)注意值范圍以內(nèi)。為確保在線數(shù)據(jù)的正確性，增加了離線取樣的監(jiān)測，在2月11日和12日兩次取樣，試驗(yàn)室分析確認(rèn)色譜數(shù)據(jù)確有增長，從兩天的趨勢來看，增長速度并不快。經(jīng)過討論，將離線色譜分析周期從3個月縮短至半個月，密切監(jiān)測色譜數(shù)據(jù)。根據(jù)此數(shù)據(jù)，繪制趨勢圖1如下：

圖1 2號主變A相油色譜數(shù)據(jù)趨勢

（一）故障原因分析

從系統(tǒng)運(yùn)行來看，2月6日秦山三廠2#機(jī)組主變至500kV聯(lián)合開關(guān)站之間的架空線受山火影響，導(dǎo)致A相接地故障。2號主變A相同樣也承受短路故障，從故障錄波來看持續(xù)時間57 ms，運(yùn)行電流700A，故障時的電流突變量達(dá)到1875A。短路故障發(fā)生后，2號主變A相總烴及其它氣體有所增長，之后的取樣數(shù)據(jù)又基本保持了一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，分析故障應(yīng)該不在主回路，短路時的電動力應(yīng)是造成某些結(jié)構(gòu)件的松動，導(dǎo)致其接觸電阻變大，變壓器內(nèi)部電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的環(huán)流在高電阻回路中發(fā)生過熱。

（二）內(nèi)部檢查處理

根據(jù)故障的分析情況，決定在207大修期間對A相主變進(jìn)行了內(nèi)部檢查，并進(jìn)行低電壓阻抗測量以判斷繞組是否存在變形現(xiàn)象。

2號主變A相排油結(jié)束后，工作人員進(jìn)入變壓器內(nèi)部進(jìn)行了詳細(xì)的檢查與試驗(yàn)，導(dǎo)電主回路未發(fā)現(xiàn)異常，繞組外部的絕緣紙板也沒有發(fā)現(xiàn)變形。發(fā)現(xiàn)的主要缺陷有兩個：鐵芯夾件與襯板間過熱和磁屏蔽多點(diǎn)接地。

（三）處理后運(yùn)行情況

經(jīng)過處理后的2號主變A相大修結(jié)束后投入運(yùn)行，經(jīng)過一段時間的監(jiān)測，在線色譜數(shù)據(jù)和離線取樣色譜數(shù)據(jù)均表明油中分解的各氣體處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有增長的趨勢，缺陷得到了消除。

三、秦山二廠1號主變B相總烴高的處理

2012年5月16日早班化學(xué)人員在巡檢主變在線色譜時發(fā)現(xiàn) 1號主變B相的氣體含量突然出現(xiàn)上漲趨勢，在109大修沖擊送電前總烴約5ppm，4月12日沖擊送電，5月20日已經(jīng)超過了國標(biāo)的注意值150ppm達(dá)到163ppm，5月28日總烴達(dá)到360ppm，在7月2日總烴曾達(dá)到最高值423ppm，目前總烴值在400ppm上下浮動，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（一）故障原因分析

2012年4月12日1號主變109大修后沖擊送電，沖擊時B相勵磁涌流最大達(dá)1950A，4月13日在線色譜顯示出現(xiàn)乙炔，總烴由沖擊前6ppm升至8ppm，4月30日機(jī)組并網(wǎng)開始升功率，5月4日晚機(jī)組達(dá)滿功率，5月5日在線色譜顯示B相總烴增長較大，5日一天從凌晨1：50到晚19：49 B相總烴由14.25ppm增長到41.69ppm，在線色譜中乙炔含量自產(chǎn)生后無明顯變化，試驗(yàn)取樣化驗(yàn)乙炔含量有增長趨勢，24日早總烴含量己達(dá)304ppm。從色譜數(shù)據(jù)分析的結(jié)果判斷可能的故障在鐵芯框架，沖擊引起松動，從而導(dǎo)致接觸電阻過大，漏磁產(chǎn)生的環(huán)流使內(nèi)部局部溫度過高。判斷造成總烴升高的原因?yàn)?，沖擊送電時勵磁涌流造成鐵芯振動，引起鐵芯結(jié)構(gòu)件松動，進(jìn)而使鐵芯結(jié)構(gòu)框架各支路中的電流分配不平衡，造成某點(diǎn)過熱，引起總烴升高，保變專家分析認(rèn)為故障點(diǎn)很可能存在于鐵芯拉板與夾件間的導(dǎo)電銅螺栓。從總烴的趨勢及組成分析，缺陷不在鐵芯和主電氣回路上，缺陷不涉及固體絕緣。和前述的2號主變A相總烴的原因類似，運(yùn)行過程中過熱點(diǎn)的阻值很不穩(wěn)定，極有可能變化，目前1號主變B相總烴值趨于穩(wěn)定，表明內(nèi)部過熱點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變。

（二）后續(xù)行動

總烴值還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，看是否還有變化，另應(yīng)做好下次大修進(jìn)行檢查處理的準(zhǔn)備工作，消除缺陷。目前已做好內(nèi)檢的方案和相關(guān)備件的準(zhǔn)備工作。

四、結(jié)語

在油冷變壓器運(yùn)行過程中，在線色譜監(jiān)測及色譜數(shù)據(jù)分析對于油氣中各種組分的分析能夠真實(shí)有效反映變壓器的內(nèi)部過熱或放電性情況，這對于盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部過熱或放電性等潛伏性故障以及預(yù)防變壓器內(nèi)部過熱或放電性故障有著重要的作用和實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

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[4]徐明莉.變壓器油色譜分析診斷技術(shù).黑龍江電力 2007年第2期

作者簡介：

董，華，男，1978年6月出生，大學(xué)本科，現(xiàn)為中核核電運(yùn)行管理有限公司工程師。目前從事核電站運(yùn)行培訓(xùn)。