某电厂主变压器总烃含量超标的综合分析及处理

单银忠，时明亮，池海江

(1.国电科学技术研究院，江苏南京210046;2.太仓港协鑫发电有限公司，江苏太仓215433)

某电厂主变压器总烃含量超标的综合分析及处理

单银忠1，时明亮1，池海江2

(1.国电科学技术研究院，江苏南京210046;2.太仓港协鑫发电有限公司，江苏太仓215433)

利用变压器油中溶解特征气体的组分和含量可识别变压器潜伏性故障，介绍大型电力变压器油中总烃含量超标的综合分析和处理过程，通过变压器油中特征气体注意值、产气速率以及变压器的运行状况等因素，对变压器故障类型进行了分析，并结合电气试验、变压器的负荷变化及潜油泵的辅助检查，对故障部位进行了初步判断。

变压器油;特征气体;总烃;产气速率

1 概述

电力变压器是发电厂的重要设备之一，一旦发生内部故障，检修周期长(严重时要返厂检修)，费用大，影响面广。为了确保其安全可靠运行，及时发现运行中变压器内部的早期故障极为重要。国内外的长期实践证明，利用油中溶解气体分析(DGA)技术来检测变压器内部潜伏性早期故障是十分有效的［1］。2013年6月25日，某电厂通过DGA检测技术发现主变压器内部存在高温过热故障，通过综合判断分析后及时对故障进行了处理，避免了一起变压器损坏的设备事故。

2 变压器内部故障诊断方法

变压器油中溶解气体分析技术，包括从变压器中取出油样，再从油中分离出溶解气体，用气相色谱分析该气体的成分，对分析结果进行数据处理，并依据所获得的各组分气体含量及产气速率的变化，判定设备有无内部故障，诊断其故障种类和程度，综合诊断估计故障部位［2］。

2.1 与特征气体注意值比较

通过与油中溶解气体含量的注意值比较来判断变压器是否有故障。运行中变压器油中溶解气体含量的注意值分别是:总烃150μL/L，C2H21μL/L (330kV及以上)和5μL/L(220kV及以下)，H2150μL/L。

2.2 与产气速率的注意值比较

油中溶解气体产气速率分为绝对产气速率和相对产气速率。产气速率的大小与故障的能量、故障点的温度以及故障涉及的范围等情况有直接关系。还与设备类型、负荷情况和绝缘材料的体积及其老化程度有关［3］。

3 主变压器故障实例分析

3.1 变压器总烃的异常变化分析

某电厂6号主变压器型号为SFP10－370000/ 220，三相一体，强迫油循环风冷，于2004年12月投运。目前运行10年多。2013年7月1日，6号主变压器在正常取油样进行油色谱分析时发现总烃含量高达296.3ppm，已经超过150μL/L的注意值。之后改为每天一次油样进行跟踪分析，直到至7月29日，总烃含量稳定在400μL/L左右，7月29日最高达464μL/L，发现总烃超标前后的变压器油中溶解气体含量测试记录数据三比值计算见表1。

表16 号主变压器油中溶解气体含量测试结果及三比值计算μL/L

3.2 故障种类判断

按表1数据计算不同时间段的总烃产气速率，2013年7月1日～2013年6月4日总烃的绝对产气速率为338.5ml/d，2013年7月17日～2013年6月4日总烃的绝对产气速率为358ml/d，2013年7月29日～2013年6月4日总烃的绝对产气速率为306ml/d，均远大于《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(DL/T722－2014)(以下称导则)规定的12 ml/d的注意值;2013年7月1日～2013年6月4日总烃的相对产气速率为202%，已超出“导则”规定的注意值10%。

结合总烃的绝对数大于150μL/L的注意值，可以初步判定变压器内有故障。同时特征气体CH4和C2H4均大幅度增长，C2H4含量时有时无且在允许值范围内，CO和CO2含量有所增长但基本稳定，可以排除放电性故障，初步判断为过热性故障。用三比值法对故障性质进行判断，可知变压器内部存在过热故障。

3.3 故障部位的初步判断

(1)总烃含量随负荷的变化分析。总烃含量随负荷的变化情况，结果发现负荷上升时总烃含量上升，负荷下降时总烃含量下降。机组带大负荷期间保持3组散热器运行，绕组温度最高81.2℃;投入4组散热器运行后，绕组温度最高71.7℃;当绕组温度超70℃后总烃含量明显增加，初步判断总烃含量的增加随油温的上升而增大。

(2)总烃含量随散热器数量投入及潜油泵情况的分析在4组散热器、潜油泵切换运行的情况下，连续跟踪，油中总烃含量没有明显变化;对运行中的4台潜油泵电机检查，测量三相电流平衡且声音正常，可排除因散热器、潜油泵电机定子线圈缺陷造成的烃类气体增长。

(3)用钳形电流表测量主变铁芯接地电流为21mA，属于正常范围;停电检修期间测量铁芯绝缘为10000MΩ，说明变压器铁芯没有多点接地。同时C2H4含量没有CH4高，也说明不是铁芯多点接地。

(4)导电回路接触不良的排查。对变压器高、低压绕组直流电阻试验数据进行分析，直流电阻在规程规定的范围内，可排除分接开关和引线接触不良。在红外成像检测时未发现变压器箱体和套管接头等的过热现象，可排除过热故障发生在电回路。

(5)二比值法和四比值法分析。二比值分析法:R1=C2H2/C2H4，R1＜0.1过热，0.1≤R1＜3电弧放电，R1≥3火花放电;R2=C2H4/C2H6，R2＜1低温过热，1≤R2＜3中温过热，R2≥3高温过热。

采用国外的“四比值法”对主变色谱数据进行分析，即利用5种特征气体的四对比值来判断故障，一般情况下，CH4/H2=1～3时为磁回路过热性故障，CH4/H2≥3时为电回路过热性故障，如全部满足判据条件，可判定为铁芯多点接地，二比值法和四比值法的计算结果如表2所示。

从表2数据综合分析，R1＜0.1，R2≥3，CH4/H2在1～3之间，可判断变压器磁回路存在中高温过热性故障，并可以排除铁芯多点接地。

表26 号主变油色谱“二比值”和“四比值”计算结果

3.4 综合分析结论及处理结果

结合“二比值法”、“三比值法”、绝对产气速率和相对产气速率、“四比值法”等分析方法，并通过测量变压器绕组直流电阻、铁芯接地电流和铁芯的绝缘电阻，排除了潜油泵和冷却器风扇外部因素的影响、也排除了导电回路接触不良及铁芯多点接地引起的发热故障，可以初步判定6号主变压器磁回路存在过热故障，应重点对铁轭夹件和螺栓之间，磁屏蔽上的不良焊点和夹件等部位进行检查。

在做好主变压器停役检查的相关准备工作后，2015年4月18日，对6号主变压器进行了吊罩大修，检查发现主变低压侧上夹件磁屏蔽及托板螺栓有六处发热痕迹。过热原因分析为主变压器低压侧夹件磁屏蔽托板螺栓松动引起接触不良，磁场分布不均，造成夹件磁屏蔽及托板螺栓发热，引起变压器油总烃增长直至超标。

厂家工艺要求进行滤油及热油循环，6号变压器大修后，油色谱数据如表3所示。

表36 号变压器大修后油中溶解气体测试结果μL/L

在所有的预防性试验数据合格后，现场进行了1.3倍额定电压下的局部放电试验，投运24h后油色谱数据正常，变压器运行正常。

4 结语

本次故障案例分析证明，利用油中溶解气体分析技术检测变压器内部潜伏性早期故障是十分有效的。根据油中溶解气体数据进行分析判断时，首先要判断变压器有无故障，然后再判断故障类型和程度。运行中的变压器应根据“导则”进行综合判断，不能局限于“导则”规定的注意值，且要特别重视总烃、一氧化碳、二氧化碳等特征气体的产气速率。当怀疑设备异常时，应缩短色谱分析周期。当产气速率突然增长或故障性质发生变化，须视情况采取必要措施。变压器特征气体的产气速率的异常变化是判断变压器有无故障的重要原则。但其易被忽视只有在设备的气体含量超过注意值时才关注其产气速率的注意值，容易造成变压器潜伏性故障的漏判，进而导致变压器烧损的重大设备事故。

［1］吴健，胡海平.一起变压器总烃异常的综合分析和处理［J］.浙江电力，2013(6):27－29.

［2］操敦奎，许维宗，阮国芳.变压器运行维护与故障分析处理［M］.北京:中国电力出版社，2008.

［3］DL/T 722－2014，变压器油中溶解气体分析和判断导则［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

单银忠(1964-)，男，黑龙江省富锦人，高级工程师，硕士，主要从事高压试验工作。E－mail:shanyinzhong@163.com