脫硫變壓器總烴異常的分析及處理

王志鑫，時東偉，張 超，毛慶波，劉世富

（華電電力科學研究院有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

電力變壓器作為電廠的主設備，內部繞組引線連接位置松動或接觸面變形，造成接觸不良的問題會偶爾發生。出現此類缺陷時，通常表現為油中烴類氣體含量明顯上升，但單純通過油中溶解氣體分析技術無法確認故障位置和類型。可結合變壓器試驗技術來綜合判斷故障原因，從而為故障處理提供明確思路。油中溶解氣體分析技術和變壓器試驗技術在發現變壓器潛伏性故障、判斷故障類型方面極其有效。

1 故障描述

某電廠1 號脫硫變壓器于2006 年投產運行，型號為SF9-6300／13.8，調壓方式為無勵磁調壓。2019年1 月，該電廠對1 號脫硫變壓器定期油色譜分析發現油中總烴體積分數為195.44 μL／L，超過注意值150 μL／L，其他氣體指標均有上升趨勢，隨后對1 號脫硫變壓器進行油色譜跟蹤檢測，油色譜跟蹤數據見表1。

由表1 可知，1 月總烴體積分數已超過注意值150 μL／L，2 月總烴體積分數趨勢增長明顯，主要是CH4和C2H4氣體體積分數明顯上漲，初步判斷CH4和C2H4氣體體積分數上漲的原因為變壓器內部存在過熱缺陷。

表1 1 號脫硫變壓器油色譜跟蹤數據 μL／L

2 故障原因分析

發現脫硫變壓器總烴異常后，采用三比值等方法對色譜檢測結果進行分析，判定設備內部有無故障，并對故障種類和程度進行初步診斷；采用停電試驗方法對故障原因進行判斷。

2.1 與特征氣體注意值比較

通過運行中變壓器油中溶解氣體含量是否超過注意值，來判斷變壓器是否有故障。DL／T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》 中規定，運行中變壓器（220 kV 及以下）油中溶解氣體含量的注意值分別是［1］：總 烴150 μL／L，乙炔5 μL／L，氫氣150 μL／L。2019 年1 月9 日以后油色譜試驗結果均顯示變壓器油色譜中總烴體積分數絕對值超標。

2.2 油色譜跟蹤數據分析

根據DL／T 722—2014 改良三比值法，計算表1中油色譜跟蹤數據，以1 月9 日油色譜數據為例：C2H2與C2H4的體積分數比為0.02，編碼0；CH4與H2的體積分數比為2.59，編碼2；C2H4與C2H6的體積分數比為6.34，編碼2。經計算，7 日油色譜三比值編碼均為（0，2，2），屬于高溫過熱故障。

1 號脫硫變壓器運行期間紅外測溫圖譜顯示變壓器本體及附件無局部過熱點，鐵芯夾件接地電流檢測數據無異常，可排除漏磁、鐵芯多點接地的故障可能；并且1 號脫硫變壓器為無勵磁調壓，運行中并未進行分接切換，可初步排除分接開關接觸不良造成總烴超標。分析造成油中總烴超標的可能原因為引線接觸不良、導線接頭焊接不良或匝間短路造成的過熱。

2.3 判斷總烴超標原因

為判斷造成1 號脫硫變壓器油中總烴超標原因，避免隱患擴大，對1 號脫硫變壓器停運并進行常規試驗。試驗發現，低壓側繞組直流電阻不平衡率為2.70%。為保證數據可靠，更換直流電阻測試儀進行復測，低壓側繞組直流電阻不平衡率為6.86%，2 次試驗結果均不合格，且低壓側直流電阻試驗數據與出廠試驗數據相比變大，且變化大于2%，超過DL／T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》的要求［2］。對1 號脫硫變壓器進行介損試驗，低壓側繞組tan δ 值與出廠值的數值比較，變化大于30%，超過預試規程標準要求。為保證數據準確性，測量前對低壓套管表面進行反復清潔并用風筒對套管表面進行烘干，從而排除因套管表面泄漏電流過大造成低壓繞組介損值偏大的影響［3］。

1 號脫硫變壓器為無勵磁調壓，且高壓側直流電阻同出廠試驗數據相比無較大變化，證明總烴超標原因不是分接開關接觸不良和高壓引線接觸不良。結合低壓繞組直流電阻不平衡率超標、且低壓側繞組tan δ 值與出廠值的數值比較變化大于30%，判斷故障原因為低壓引線連接位置存在接觸性異常或低壓繞組存在匝間變形［4］。

3 故障處理

由于現場不具備檢查條件，且低壓繞組在線包最內層無法觀測，將1 號脫硫變壓器返廠進行吊芯、拔包全面解體、檢查。檢查發現：變壓器器身外觀無明顯缺陷點及碳化點；對變壓器進行器身解體及拔包（吊出高低壓線圈）后，檢查發現變壓器低壓B 相繞組引線與套管連接銅排處有過熱燒蝕，如圖1 所示；低壓B 相繞組出現繞組軸向變形，如圖2 所示。

該變壓器低壓出線結構為銅磷焊接銅排結構，因銅的線膨脹系數較大，焊接過程中的熱脹冷縮現象特別明顯［5］，因此連接銅排表面存在焊后變形的可能性。變壓器低壓出線與套管連接方式為螺紋口直接壓接，多年運行后，低壓B 相繞組引線與套管接線銅排連接處因變形原因造成接觸不良，導致該連接位置局部過熱，進而造成變壓器油色譜數據異常。另因該變壓器低壓B 相繞組已存在匝間變形，為了使變壓器在檢修后能夠達到安全運行的狀態，決定對三相低壓繞組進行更換，更換聯接引線，同時對變壓器器身進行重新裝配。

圖1 低壓B 相繞組引線與套管連接銅排過熱燒蝕

圖2 低壓B 相繞組 軸向變形

5 月19 日，1 號脫硫變壓器大修完送電投運。按照DL／T 722—2014 的要求，5 月20 日，進行投運后的第1 次絕緣油取樣化驗，油色譜分析報告顯示各指標均正常，之后第4 天、第10 天和第30 天的油色譜分析指標均正常，轉入定期檢測階段。1 號脫硫變壓器修前存在的C2H2、總烴等指標異常問題解決。

4 結語

本次脫硫變壓器油中總烴含量異常案例分析處理證明，油中溶解氣體分析技術和變壓器試驗技術結合應用，能準確判斷變壓器繞組引線連接異常類故障。通過油中溶解氣體分析技術初步分析內部可能存在的故障類型，通過變壓器試驗技術對故障位置進行準確定位。

建議定期對電廠內變壓器設備進行油色譜化驗，發現氣體組分異常時及時通過油中溶解氣體分析技術對變壓器內部存在的故障隱患進行初步判斷；必要時果斷停機，通過變壓器試驗技術判斷故障原因，避免出現重大設備損壞事故。