一起變壓器油色譜數據異常的分析處理

蒙進揚

（華電集團貴港發電有限公司 廣西貴港 537100）

一起變壓器油色譜數據異常的分析處理

蒙進揚

（華電集團貴港發電有限公司 廣西貴港 537100）

介紹了500kV主變壓器絕緣油色譜數據異常的分析處理過程。根據絕緣油色譜分析結果，結合變壓器內檢，確認了變壓器的故障原因。通過對變壓器油色譜數據異常的分析處理，積累了變壓器故障判斷和處理的經驗。

變壓器；絕緣油；色譜分析；故障

引言

變壓器絕緣油是由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，分子中含有CH3、CH2和CH化學基團并由C-C鍵鍵合在一起。由于電或熱故障的結果可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩定的碳氫化合物的自由基。這些氫原子或自由基通過復雜的化學反應迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固體顆粒及碳氫聚合物。故障初期，所形成的氣體溶解于油中；當故障能量較大時，也可能聚集成自由氣體。運行中定期對變壓器絕緣油進行色譜分析，可以及時發現變壓器內部故障。

#2主變壓器為保定天威保變公司產品，型號為DFP-240000/500，額定容量240000kVA（單相），額定電壓525±2×2.5%/20kV，額定電流791.8/12000A，連接組別YN，d11，冷卻方式為強迫油循環風冷（ODAF），2006年出廠，2007年投運，2013年對主變進行了檢查性大修。2014年2月及之前變壓器絕緣油色譜分析均正常。

1 事件經過

2014年5月19日，按常規進行第二季度變壓器油樣送檢，檢查發現#2主變C相油樣中氫氣、總烴、乙炔超標。5月23日，再次對#2主變C相進行取油樣檢驗，各類氣體含量呈上升趨勢。

1.1 絕緣油色譜數據分析

2014年2月、5月19日、5月23日的絕緣油色譜分析數據如表1所示。

表1 #2主變油色譜數據變化情況

根據《變壓器中溶解氣體分析和判斷導則》（GB/T7252-2001），按照特征氣體法進行分析，主要氣體有氫氣和乙炔，次要氣體有甲烷、乙烯和乙烷，故障類型為油中電弧。

按照三比值法進行分析，計算出故障類型編碼，具體結果如表2所示。

表2 利用三比值法判斷故障類型

故障類型編碼為022，根據導則，判斷為高溫過熱故障（高于700℃），可能的故障原因包括分接開關接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點接等。根據CO2/CO<7，且CO2/CO>3，可以排除設備固體絕緣材料老化故障。

1.2 #2主變C相故障檢查

調取2014年1月～5月#2主變的頂層油溫、繞組溫度、電流電壓曲線，未發現異常；檢查#2主變C相的紅外測溫記錄、設備巡檢記錄、鐵芯對地電流測試記錄，所有記錄信息均無異常。

5月25、26日，對#2主變C相進行預防性試驗，試驗項目包括繞組直流電阻測量，鐵芯絕緣電阻測量，繞組絕緣電阻、吸收比測量，繞組連同套管的介損和電容量測量，繞組連同套管直流耐壓及泄漏電流測量，局部放電試驗。其中，高壓側3檔直阻相比上次結果互差達17.9%，經調整后恢復正常，局放試驗未發現異常放電。局放試驗前后進行了取油樣色譜分析，總體數據變化在正常范圍。變壓器直阻測試結果如表3所示。

表3 #2主變C相高壓側繞組直流電阻

將試驗結果反饋至廠家，廠家經綜合分析后給出如下意見：

（1）5月19日起，油中出現乙炔，總烴含量超過注意值，其他氣體隨之增長，說明變壓器內部出現過熱并兼有放電現象。

（2）預試報告中，變壓器高壓側直阻在3檔位置出現偏差，對比前一次試驗誤差為17%，調整分接開關后雖然有改善，但不排除分接開關存在故障。變壓器發生過熱性放電故障，主要是分接開關第三檔位動、靜觸頭接觸不良或是緊固件松動所致。

5月31日，對#2主變C相進行內檢。檢查繞組與絕緣、引線、鐵芯及夾件均未發現異常，變壓器分接開關損壞較為嚴重，開關動觸頭燒損，6個靜觸頭已有4個燒損，其中第三檔靜觸頭放電痕跡最為明顯。將情況反饋至廠家，廠家建議對變壓器進行解體檢修，更換分接開關。經討論決定，計劃對變壓器進行吊罩檢修，更換損壞的分接開關，并進行相關的預防性試驗。

1.3 #2主變C相故障處理

6月11日，對#2主變C相進行吊罩檢修。廠家技術人員對變壓器進行了全面檢查，更換了分接開關并進行分接開關交接試驗，試驗結果合格。修理工作結束后，技術人員再次對變壓器進行了檢查，確認無異常后封閉人孔，之后進行了抽真空、保持真空、注油、熱油循環、靜置。21～24日，變壓器復裝、回位，進行修后預防性試驗，試驗項目包括變比試驗、直流電阻試驗、介損、絕緣特性試驗、泄漏試驗、油化驗（油介損、色譜、耐壓、微水項目）、繞組泄漏電流測量、繞組局部放電試驗、繞組變形試驗，試驗結果全部符合要求，#2主變C相具備投運條件。

8月1日，#2主變投入運行，首次化驗#2主變C相油色譜乙炔含量為0.1，其余氣體含量正常（接近0）。此后，每周對#2主變C相進行取樣分析，8月4日、11日乙炔含量為0.2，8月18日、28日為0.3，9月24日達0.4，10月13日為0.3，11月則基本接近0。除乙炔含量有波動外，其余氣體含量均屬正常。由此判斷，#2主變C相已處于正常運行狀態。修后運行中絕緣油色譜分析數據如表4所示。

2 原因分析

2.1 關于#2主變C相分接開關燒損的原因分析

根據內檢情況，分接分接開關特別是第三檔位燒損嚴重，主要原因是分接開關動靜觸頭接觸不到位，接觸電阻變大，產生電弧放電，導致氫氣和烴類氣體大量產生。同時發熱加劇，隨著運行時間增長溫度升高，達到觸頭熔點時燒蝕觸頭。

該變壓器多年來一直穩定運行，出現問題是在最近一次檢修試驗操作分接開關之后，說明變壓器本身無制造質量問題。變壓器檢修試驗時間為2013年6月，設備于2013年7月正常投運，運行中分接開關檔位為3檔，絕緣油色譜分析數據直至2014年5月出現異常。分析原因為檢修試驗中人為操作不當造成，按照廠家說明書要求，分接開關的調壓操作為：順時針轉動主軸使控制板的尖端指在定位件的紅色圓坑區域，然后反轉，當感覺到來自開關內部的阻擋而轉不動時，松開手柄后，控制板的尖端應對準定位件上的紅線；同時，控制板上的紅線應基本指向原分接數字，否則應對驅動機構重新安裝和定位。由于檢修人員操作分接開關時未嚴格執行操作說明，造成分接開關觸頭與導桿接觸不到位，發生變壓器投運后分接開關燒損事故。

表4 #2主變修后運行中油色譜數據

2.2 關于#2主變C相修后運行油中產生乙炔的原因分析

#2主變修后投入運行，定期對油樣進行色譜分析，乙炔含量呈上升趨勢，最高含量達0.4，而其他氣體正常。從故障氣體的產生來看，不管是任何一種故障，只要是產生乙炔的故障類型，必定先產生氫氣，再產生乙炔。從修后幾次試驗的結果來看，氫氣含量無變化，分析為事故前產生的乙炔被變壓器中的固體材料吸收，運行中慢慢釋放出來，直到油中的乙炔和固體材料中的乙炔達到溶解平衡，油中乙炔含量不再上漲。根據10月份和11月份的色譜分析結果，乙炔含量已不再增長并有下降，因此變壓器修后仍有乙炔氣體是由固體材料中殘存乙炔氣體的溶解平衡造成的。

3 結語

（1）定期油色譜分析是防止變壓器發生絕緣事故的重要措施，必須嚴格執行，必要時應安裝在線油色譜監測裝置，及時發現油色譜異常。

（2）大型變壓器絕緣油色譜異常處理，應根據油色譜測試數據，結合變壓器運行及本體、附件檢查情況，判斷故障類別和范圍，評估風險，制定相應措施。

（3）變壓器繞組所有分接的電壓比測試，應按照預試規程結合分接開關引線拆裝、更換繞組后進行，不建議按機組檢修進行測試，試驗中分接開關的操作必須嚴格按照廠家要求進行。

[1]《變壓器中溶解氣體分析和判斷導則》（GB/T7252-2001）.

[2]《電力設備預防性試驗規程》（DL/T596-1996）

TM407

A

1004-7344（2016）04-0060-02

2016-1-14

蒙進揚（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事電氣技術管理工作。