一起变压器油色谱总烃异常的分析与处理

  ,李浩　

大唐黄岛发电有限责任公司设备管理部266599

摘要：气相色谱是电厂变压器油的重要监督项目，色谱异常能及时反映变压器中的潜伏性故障，色谱异常分析在变压器故障诊断中起到重要作用。以一起变压器油色谱总烃异常为例，对色谱数据进行分析，诊断故障类型，之后停机对变压器内部进行排查，对停机前的故障判断进行验证，并提供了一整套故障排查处理的思路，为现场类似问题的解决提供了参考。

关键词：总烃异常  故障诊断  排查处理

一、前言

早期预测变压器等充油电气设备内部故障，对于安全发供电，防范事故于未然，是极为重要的。作为绝缘监督的手段，过去国内外广泛采用直流泄漏、绝缘电阻、介损测量、交流耐压和局部放电测量等电气绝缘特性试验。但是，这些试验的共同特点是要求被试设备停运，很难测出事故发生前的极小的故障。虽然局部放电试验是检出绝缘局部缺陷的较好的方法，但往往受外部干扰，影响检测的正确性。正因如此，人们才把这种早期故障称为潜伏性故障。

电力设备内部故障从性质上一般分为热性故障和典型故障两大类，过热与设备正常运行中的发热不同，变压器正常运行时产生的热量主要来自于绕组和铁芯，即铜损和铁损转化而来的热量，热性故障是由其他原因引起设备某一部分的不正常发热，使局部温度超过正常运行温度。实践证明，通过对局部温度超过正常运行温度，使油或固体绝缘材料发生劣化、分解而产生的故障气体取样进行气相色谱分析的方法，对潜伏性早期故障的判断有巨大优势。

二、对变压器油色谱总烃异常的故障诊断

某电厂5号主变压器（型号SFP-800MVA/242KV）于2006年6月投运。运行后油中溶解气体含量一直都正常。2022年6月13日电厂人员例行色谱检测时，发现主变色谱总烃值比前一个月大幅度增长，这一情况引起厂里高度重视，随后连续跟踪取油样试验，试验数据总烃值时高时低在小范围波动，一度超过注意值。其中部分测定值见表1：

表1  某厂5号主变压器油色谱分析结果

取样日期	取样部位	氢         H2 μL/L	一氧化碳CO  μL/L	二氧化碳CO2  μL/L	甲烷CH4 μL/L	乙烯C2H4 μL/L	乙烷C2H6 μL/L	乙炔C2H2 μL/L	C1+C2    μL/L
注意值		≤150						≤5	≤150
5月19日	下部	9.07	87.64	1375.36	13.24	12.71	3.58	0	29.53
6月13日	下部	20.38	168.58	1673.47	50.12	49.18	20.03	0.29	119.31
7月13日	下部	17.45	164.27	1757.08	54.53	55.15	22.16	0	131.84
8月12日	下部	27.39	187.07	1947.26	71.04	68.62	27.03	0.30	166.99
9月01日	下部	31.04	209.03	1883.43	79.56	74.07	28.38	0	182.01

运行变压器油中总烃含量注意值为150 μL/L，该主变总烃值由5月19日的29.53μL/L陡增至6月13日的119.31μL/L，以2022年的6月13日～7月13日一个月的运行期计算，总烃的绝对产气速率达42mL/d，超过了隔膜式变压器总烃绝对产气速率注意值12mL/d，总烃的相对产气速率达11%/月，超过了总烃相对产气速率高于10%/月时应引起注意的规定要求。以2022年的7月13日～8月12日一个月的运行期计算，总烃的绝对产气速率达118mL/d，总烃的相对产气速率达27%/月，二者都比上一个月有了大幅提升。这些异常现象预示该变压器内部已存在着某种故障。

从上表可知，油中主要故障气体组分为CH4和C2H4，次要气体组分为H2 和C2H6，根据特征气体法判断该变压器内部存在着过热故障。

应用改良三比值法判断，取表中最后一次9月1日试验数据计算比值，由三对气体比值C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6得到的编码组合为021，对应的故障类型为300～700℃的中温过热，与特征气体法判断结果一致。

三、现场故障排除过程

1、停机前的故障排查过程

通过持续分析5号主变油色谱总烃体积增加的趋势与机组的负荷的关系，发现总烃含量的增加与机组负荷的高低呈现正相关。每周测试该变压器铁芯接地电流1.9毫安，铁芯夹件接地电流12毫安，在规定范围内，排除了变压器铁芯两点接地造成过热的可能。检查对比变压器的温度与去年同期相近，除每年7、8月份温度较高时段外该变压器一直以四组冷却器运行的方式运行，可以排除冷却器运行方式的影响。检查运行的8台潜油泵电机的电流、声音、温度均正常，可以排除潜油泵原因造成总烃超标。2022年6月18日委托省电科院对变压器进行在线局放监测，未发现变压器内部有放电现象，通过上述检查情况以及色谱中没有乙炔特征气体，进一步判断变压器内部存在异常发热点。

2、停机后的故障排查过程

为了防止变压器事故扩大，2022年9月电厂安排对主变停电，进行放油内检工作，希望通过内部检查发现问题所在。

变压器放油内检前测量变压器高低压绕组的直流电阻，数据显示该变压器高低压绕组直流电阻较上一次测量时没有明显变化。变压器放油后检查变压器分接开关，通过外观检查未发现放电及过热痕迹，说明分接开关接触面正常无故障点。对变压器铁芯表面及各部位固定螺栓进行检查，各螺栓紧固且未发现铁芯松动及过热现象。对变压器引线外观进行检查，未发现引线表面绝缘纸变色情况。检查变压器低压侧升高座与变压器低压侧绕组的软连接处磁屏蔽，发现磁屏蔽铜板安装牢固，无缺失、发热变色现象。检查变压器低压侧升高座内部绕组引线，发现B相绕组一根引线压接铜鼻子与绕组铜排之间存在过热现象，校紧螺栓发现引线鼻子固定螺帽存在松动迹象，由此可确认：由于该处引线固定螺栓存在松动迹象致接触电阻变大，从而使运行中该处出现严重发热故障，随机组负荷增加发热现象会变大，从而使总烃数据随机组负荷的升高而升高。重新更换消磁螺帽，使用金相砂纸对异常引线鼻子和引线铜排重新打磨，保证接触面的光洁度后使用力矩扳手对该引线重新紧固。恢复变压器系统后对变压器进行滤油及修后试验，数据正常。

变压器修后启动，变压器的电压、电流及温度等参数均正常，在变压器投运后的第1、4、10、30天对变压器油进行色谱分析，色谱总烃含量正常，说明该变压器总烃超标的原因得到彻底解决。

四、结语

五、从上述案例可以看出变压器油的色谱分析对发现变压器中的潜伏性故障有重要作用，特征气体法和改良后的三比值法对故障的诊断是准确的。电气人员采用了层层排除找到故障原因，其处理过程和方法对以后现场处理类似变压器过热性故障，有一定的参考价值。

参考文献:

[1] 徐康健  孟玉婵 编著.变压器油中溶解气体的色谱分析实用技术.

作者简介：李浩1971年1月20日，男，汉，山西省太原市，本科，工程师，发电厂电气专业