一起220 kV主變變壓器油總烴超標的分析與處理

邢 濤，杜寧寧，趙曉波

（1.華電國際電力股份有限公司山東公司，山東 濟南 250014；2.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，山東 濟南 250014；3.煙臺汽車制造廠，山東 萊陽 265200）

變壓器油是由烷烴、環烷烴和芳香烴等組成的結構復雜的液態烴類混合物。當變壓器內發生局部過熱、放電等故障時，油中的烷烴、環烷烴和芳香烴等烴類混合物發生分解。不同能量的過熱、放電故障產生特征氣體并伴有其他氣體產生，根據產生的特征氣體可以判斷變壓器內部發生的具體故障類型，不需要吊罩檢查就可以初步分析故障，并采取處理措施。發電廠通常將變壓器油色譜分析作為監測變壓器運行狀態的一項定期工作開展。本文結合一起220 kV主變變壓器油總烴超標的案例進行變壓器故障分析和處理，對提高變壓器安全運行具有借鑒意義。

1 事件經過

某發電廠2 2 0k V 2號主變變壓器原型號為SFP10-370000/220，1996年投運。高壓側額定電壓242±2×2.5%kV，低壓側額定電壓20 kV，油重33.9 t。主變變壓器自投運以來，運行狀況良好，在變壓器周期電氣預防性試驗及油樣氣相色譜分析中各項指標均合格。2號主變變壓器于2015年配合發電機增容改造，更換5組冷卻器和潛油泵，修后進行油樣化驗、油耐壓試驗及電氣試驗，結果合格，增容后型號為SFP10-388000/220。2016-04-09，電廠化學監督取油樣進行2號主變變壓器油樣氣相色譜分析時發現總烴含量為299.1 μL/L，超過《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（DL/T 722—2014）規定運行中變壓器總烴含量不得超過150 μL/L的標準，C2H4、C2H6、H2都有較大的增長率，并出現少量的C2H2。為此，縮短周期連續4天進行連續跟蹤采樣試驗，具體數據如表1所示。對表1中的數據采用IEC三比值法判斷故障，編碼如表2所示。

表1 2號主變變壓器油色譜分析數據

表2 變壓器油色譜數據三比值編碼

2016-01-09—2016-04-09，2號主變變壓器的相對和絕對產氣速率分別為：

式（1）中：rr為相對產氣速率，%/月；C2為第2次取樣測得的油中某氣體含量，μL/L；C1為第1次取樣測得的油中某氣體含量，μL/L；△t為2次取樣時間間隔中的實際運行時間，月。

式（2）中：ra為絕對產氣速率，mL/h；C2為第2次取樣測得油中某氣體含量，μL/L；C1為第1次取樣測得油中某氣體含量，μL/L；△t為2次取樣時間間隔中的實際運行時間，h；G為設備總油量，t；d為油的重量，t/m3。

根據連續4天的油樣試驗數據，總烴及H2較高，但C2H2未構成總烴中的主要成分，參考《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（DL/T 722—2014），通過三比值編碼方法分析判斷主變變壓器內部存在大于700℃高溫過熱故障，故障原因可能為分接開關接觸不良、引線夾件松動或接頭焊接不良、渦流引起的銅過熱、鐵芯漏磁、鐵芯多點接地。

2 故障原因分析

為進一步分析變壓器的故障原因，2016-04-10—13對2號主變變壓器進行了紅外熱譜成像試驗，最高溫度點在高壓側套管B相引線處，為47℃，低壓側B相底部溫度最高為54℃，A相底部溫度最高為59.5℃，C相底部最高溫度為51℃，無異常。檢查主變變壓器附屬設備無缺陷；潛油泵、油流繼電器及冷卻風扇開停正常；測量潛油泵電機直阻、絕緣，結果均合格。分析表1油色譜分析數據，C2H4占總烴比例很大，C2H4為鐵芯多點接地故障的主要特征氣體，初步判斷鐵芯多點接地的可能性較大，但無法徹底排除導電回路存在故障的可能性。因為測量鐵芯絕緣電阻需要主變變壓器停電，采用在線監測鐵芯接地電流是一種方便的在線監測手段，可以及時發現鐵芯多點接地。當鐵芯接地電流突變時，變壓器一時不能停運，為了避免燒損鐵芯，可采取在接地引下線中串聯電阻器的方式，以限制鐵芯接地電流。4月13日，在2號主變變壓器鐵心套管接地回路中串聯1個100 Ω的滑線電阻，測量鐵芯接地電流為180 mA。當天再次取油樣化驗，油質氣相色譜分析報告顯示總烴數據較前幾日略有下降，總烴超過注意值。根據以上監測，可以排除導電回路存在故障的可能性，基本判斷故障原因是鐵芯多點接地。

3 進一步處理措施

綜合考慮2號機組檢修開工時間尚有3周，該主變變壓器雖有故障現象，但發展緩慢，可以運行觀察。檢修前，可采取以下處理措施：①運行中保持負荷平穩，避免負荷突變。②將鐵芯套管接地回路中串聯的滑線電阻值調整為300～500 Ω，將鐵芯接地電流控制在50 mA以內。增加鐵芯的備用直接接地回路，在滑線電阻回路故障或者缺陷消除后及時切換至備用回路。同時做好防雨、防風的固定措施，電氣接線連接可靠。③每天對2號主變變壓器5組潛油泵輪流切換運行，觀察潛油泵切換后該主變變壓器鐵芯接地電流的變化情況。④每天上午、下午對2號主變變壓器取油樣各進行一次色譜分析，取油樣和化驗人員由同一人擔任。采取以上措施后，通過油樣氣相色譜分析、鐵芯接地電流測量、主變變壓器遠紅外測溫等工作，綜合分析跟蹤情況，總烴量總體平穩，變壓器最高溫度無大的變化，鐵芯對地電流穩定，基本可以判斷2號主變變壓器的鐵芯多點接地故障沒有擴大。

4 檢查處理情況

2016-05-09，2號機組開始檢修。2016-05-10—12，將2號主變變壓器的高低壓側拆頭，進行了主變變壓器及主變變壓器高壓側套管電氣預防性試驗，試驗結果均合格。2016-05-15開始對2號主變變壓器濾油，并定期對2號主變變壓器取油樣化驗。同時打開潛油泵加強油循環，給2號主變變壓器加油。2016-05-20濾油結束，油樣試驗合格。變壓器靜置后，對2號主變變壓器進行電氣試驗，電氣試驗合格。經過真空濾油后，2號主變變壓器油色譜分析數據正常，2號主變變壓器2016-05-24恢復備用。

綜合分析2號主變變壓器油總烴超標故障的分析處理過程，判斷故障原因為2015年2號主變變壓器增容改造時，潛油泵、冷卻器焊接中遺留的微量導磁性雜質（比如焊渣、鐵銹、鐵屑）進入油箱中，在磁場作用下排列，形成意外接地點，引起鐵芯多點接地。當鐵芯接地電流大到某一程度時，雜質被燒損或驅散。環流被切斷，多點接地自行消失。

5 結束語

綜上所述，在主變變壓器油總烴超標的分析與處理中，需注意以下幾個要點：①變壓器油色譜分析監測變壓器故障是一種非常有效的方法，應嚴格執行變壓器技術監督監測項目。②當變壓器油色譜分析數據異常時，可通過三比值法初步判斷故障類型。當判斷為鐵芯多點接地故障時，可采用氣相色譜和監視鐵芯接地電流來跟蹤監測，并結合電氣預防性試驗結果進行綜合判斷。③三比值法應在氣體含量達到注意值或產氣速率達到注意值時才能使用；氣相色譜分析存在誤差，要反復測試，確保氣體含量的準確性。④對導磁性雜質引起的鐵芯多點接地，可采用通電流“燒”的辦法，達到消除的目的。但對于金屬性異物引起的死接地、鐵芯絕緣受潮引起的低電阻接地，這個辦法不能達到消除鐵芯多點接地故障的目的。但可以通過此方法，判斷是否為導磁性雜質引起的鐵芯多點接地。⑤通過在線測量鐵芯接地電流，發現鐵芯接地電流突變，而變壓器一時不能停運，為了避免燒損鐵芯，應該在接地引下線中串聯電阻器，以限制鐵芯接地電流。⑥鐵芯接地電流的大小，與鐵芯多點接地點所在位置的電位和接地回路的阻抗有關。連接限流電阻器的目的是預防鐵芯燒損，在電阻器的電阻值選擇中，不應該規定固定的電阻值，而應該根據保護鐵芯的需要，限制鐵芯接地電流不超過正常鐵芯接地電流的3倍，一般為100 mA以下。⑦變壓器檢修或冷卻系統改造時，應注意變壓器內部的清理工作，避免雜質遺留在變壓器內部，造成運行中故障發生。

［1］李遜，徐浩俊.一起變壓器油色譜異常的分析及處理［J］.浙江電力，2010（5）：28-30.

［2］廖懷東，李海威.變壓器油色譜分析及故障判斷［J］.電力建設，2003（10）：25-26，29.

［3］周多軍.大型變壓器油色譜異常原因分析及處理［J］.電力科學與工程，2015（01）：31-37.