單銀忠，時(shí)明亮，池海江

(1.國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210046;2.太倉(cāng)港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇太倉(cāng)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(shí)明亮1，池海江2

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

利用變壓器油中溶解特征氣體的組分和含量可識(shí)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(guò)程，通過(guò)變壓器油中特征氣體注意值、產(chǎn)氣速率以及變壓器的運(yùn)行狀況等因素，對(duì)變壓器故障類型進(jìn)行了分析，并結(jié)合電氣試驗(yàn)、變壓器的負(fù)荷變化及潛油泵的輔助檢查，對(duì)故障部位進(jìn)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(zhǎng)(嚴(yán)重時(shí)要返廠檢修)，費(fèi)用大，影響面廣。為了確保其安全可靠運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中變壓器內(nèi)部的早期故障極為重要。國(guó)內(nèi)外的長(zhǎng)期實(shí)踐證明，利用油中溶解氣體分析(DGA)技術(shù)來(lái)檢測(cè)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(guò)DGA檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)主變壓器內(nèi)部存在高溫過(guò)熱故障，通過(guò)綜合判斷分析后及時(shí)對(duì)故障進(jìn)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?gòu)挠椭蟹蛛x出溶解氣體，用氣相色譜分析該氣體的成分，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)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(wú)內(nèi)部故障，診斷其故障種類和程度，綜合診斷估計(jì)故障部位［2］。

2.1 與特征氣體注意值比較

通過(guò)與油中溶解氣體含量的注意值比較來(lái)判斷變壓器是否有故障。運(yùn)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(duì)產(chǎn)氣速率和相對(duì)產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率的大小與故障的能量、故障點(diǎn)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(fù)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(shí)例分析

3.1 變壓器總烴的異常變化分析

某電廠6號(hào)主變壓器型號(hào)為SFP10－370000/ 220，三相一體，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，于2004年12月投運(yùn)。目前運(yùn)行10年多。2013年7月1日，6號(hào)主變壓器在正常取油樣進(jìn)行油色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)總烴含量高達(dá)296.3ppm，已經(jīng)超過(guò)150μL/L的注意值。之后改為每天一次油樣進(jìn)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(dá)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(cè)試記錄數(shù)據(jù)三比值計(jì)算見表1。

表16 號(hào)主變壓器油中溶解氣體含量測(cè)試結(jié)果及三比值計(jì)算μL/L

3.2 故障種類判斷

按表1數(shù)據(jù)計(jì)算不同時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)產(chǎn)氣速率為306ml/d，均遠(yuǎn)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(duì)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(duì)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(shí)特征氣體CH4和C2H4均大幅度增長(zhǎng)，C2H4含量時(shí)有時(shí)無(wú)且在允許值范圍內(nèi)，CO和CO2含量有所增長(zhǎng)但基本穩(wěn)定，可以排除放電性故障，初步判斷為過(guò)熱性故障。用三比值法對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行判斷，可知變壓器內(nèi)部存在過(guò)熱故障。

3.3 故障部位的初步判斷

(1)總烴含量隨負(fù)荷的變化分析。總烴含量隨負(fù)荷的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)負(fù)荷上升時(shí)總烴含量上升，負(fù)荷下降時(shí)總烴含量下降。機(jī)組帶大負(fù)荷期間保持3組散熱器運(yùn)行，繞組溫度最高81.2℃;投入4組散熱器運(yùn)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(yùn)行的情況下，連續(xù)跟蹤，油中總烴含量沒有明顯變化;對(duì)運(yùn)行中的4臺(tái)潛油泵電機(jī)檢查，測(cè)量三相電流平衡且聲音正常，可排除因散熱器、潛油泵電機(jī)定子線圈缺陷造成的烴類氣體增長(zhǎng)。

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

(4)導(dǎo)電回路接觸不良的排查。對(duì)變壓器高、低壓繞組直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)時(shí)未發(fā)現(xiàn)變壓器箱體和套管接頭等的過(guò)熱現(xiàn)象，可排除過(guò)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(guò)熱，0.1≤R1＜3電弧放電，R1≥3火花放電;R2=C2H4/C2H6，R2＜1低溫過(guò)熱，1≤R2＜3中溫過(guò)熱，R2≥3高溫過(guò)熱。

采用國(guó)外的“四比值法”對(duì)主變色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即利用5種特征氣體的四對(duì)比值來(lái)判斷故障，一般情況下，CH4/H2=1～3時(shí)為磁回路過(guò)熱性故障，CH4/H2≥3時(shí)為電回路過(guò)熱性故障，如全部滿足判據(jù)條件，可判定為鐵芯多點(diǎn)接地，二比值法和四比值法的計(jì)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(guò)熱性故障，并可以排除鐵芯多點(diǎn)接地。

表26 號(hào)主變油色譜“二比值”和“四比值”計(jì)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(duì)產(chǎn)氣速率和相對(duì)產(chǎn)氣速率、“四比值法”等分析方法，并通過(guò)測(cè)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(diǎn)接地引起的發(fā)熱故障，可以初步判定6號(hào)主變壓器磁回路存在過(guò)熱故障，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)鐵軛夾件和螺栓之間，磁屏蔽上的不良焊點(diǎn)和夾件等部位進(jìn)行檢查。

在做好主變壓器停役檢查的相關(guān)準(zhǔn)備工作后，2015年4月18日，對(duì)6號(hào)主變壓器進(jìn)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(guò)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(dòng)引起接觸不良，磁場(chǎng)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(zhǎng)直至超標(biāo)。

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

表36 號(hào)變壓器大修后油中溶解氣體測(cè)試結(jié)果μL/L

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

4 結(jié)語(yǔ)

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(cè)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(jìn)行分析判斷時(shí)，首先要判斷變壓器有無(wú)故障，然后再判斷故障類型和程度。運(yùn)行中的變壓器應(yīng)根據(jù)“導(dǎo)則”進(jìn)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(shí)，應(yīng)縮短色譜分析周期。當(dāng)產(chǎn)氣速率突然增長(zhǎng)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(wú)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(guò)注意值時(shí)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(jìn)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(guó)芳.變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理［M］.北京:中國(guó)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(jí)工程師，碩士，主要從事高壓試驗(yàn)工作。E－mail:shanyinzhong@163.com