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某主變壓器C相色譜數據超標故障分析
摘要： 某發電廠主變壓器C相工作狀態中產生大量乙炔氣體，本文通過對主變壓器C相進行吊罩檢查，分析總烴含量超標的原因，得出產生大量烴類氣體是變壓器箱沿處過熱和燒蝕導致的結論，為變壓器總烴含量超標處理提供了一定的理論基礎和解決方案。
關鍵詞：主變壓器C相 數據超標 乙炔
引言
某發電廠主變壓器C相于2004年7月投運，投運后運行正常，2004年11月開始產生微量乙炔氣體，到2008年3月，氣體含量保持在0.15μl/l。同年，利用停機對主變絕緣油進行了濾油處理。油處理后保持一年，于2009年3月又產生微量乙炔，一直觀察運行，沒有增長趨勢，但總烴一直存在增長趨勢，增長速度緩慢。2010年10月，乙炔氣體突然開始快速增長，總烴含量達到超標值。根據色譜數據及廠家建議決定利用機組大修機會對3號機主變C相進行現場吊罩檢查，徹底處理該缺陷。
一、變壓器概況
某廠主變壓器為DFP-250000/500型變壓器，2004年6月投運，運行運行三年半時間，運行期間沒有發生重大設備異常，運行情況基本良好。該主變壓器C相設備參數如表1：
二、變壓器C相色譜數據分析
根據舍普數據進行對變壓器異常進行分析，色譜跟蹤數據如下圖1：
由圖1的變壓器絕緣油色譜跟蹤數據分析可得，主變壓器C相變壓器油中乙炔和總烴增長主要分為三個階段，各階段的數據特點及分析如下：
1、乙炔和總烴微量含有階段
從2005年2月變壓器油中首次檢測出乙炔氣體到2010年11月為第一階段。該階段主變壓器C相絕緣油中乙炔氣體的含量基本保持在0.15μl/l左右，一直沒有增長的趨勢，雖然在2008年3月進行過絕緣油濾油處理，但沒有從根本上解決問題，只保持了約一年時間，到2009年3月又產生乙炔氣體，并且和前一段時間一樣沒有增長趨勢。雖然該階段的絕緣油氣體含量沒有增產趨勢，但由于產生乙炔和總烴氣體，由于懷疑存在放電點，決定觀察運行。色譜數據跟蹤的周期從開始的每三個月一次，到2008年3月濾油后到2010年11月為每兩個月一次。
2、乙炔和總烴快速增長階段
從2010年11月10日開始，乙炔氣體和總烴含量突然開始快速增長，由0.16μl/l直接變為0.81μl/l。這一現象馬上引起注意，將取樣周期縮短，先變為每周一次，最后到2010年12月31日后變為每周兩次甚至是三次。該階段，乙炔氣體從0.81μl/l快速增長到8.83μl/l。由于該階段氣體含量快速超過標準值(標準值見表1)。
2.1乙炔和總烴快速增長階段色譜數據的分析處理
2.1.1三比值法
本文使用三比值法對色譜數據進行分析。三比值法是在熱動力學和實踐的基礎上，推薦作為判斷充油電氣設備故障類型的主要方法。改良三比值法是用五種氣體的三對比值以不同的編碼表示，編碼規則和故障類型判斷方法見表2和表3。
利用三對比值的另一種判斷故障類型的方法，是溶解氣體分析解釋表和解釋簡表，見表4和表5。表4是將所有故障類型分為六種情況，這六種情況適合于所有類型的充油電氣設備，氣體比值的極限依賴于設備的具體類型可稍有不同。表4中還顯示了D1和D2之間的某些重疊，而又有區別，這說明放電的能量有所不同，因而必須對設備采取不同的措施。
2.1.2現有數據的分析與處理
現有數據記錄如下表6：
據三比值法計算的編碼組合在表3中查找故障類型為高溫過熱(高于700℃)，可能的故障為分接開關接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵心漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵心多點接等原因。對照表4和表5也判斷該變壓器為溫度大于700℃的熱故障。
3、乙炔和總烴含量平穩階段
從2011年1月開始到2011年1月13日停機，3號機主變C相乙炔含量基本不變，保持在7-8μl/l之間，該段期間內總烴含量增長也比較緩慢，從1561.83μl/l增長到1683.43μl/l。
結合快速增長階段，我們分析3號機主變C相的過熱放電為裸金屬過熱并伴隨輕微放電。由于CO2/CO的值基本集中在7-9的范圍內，所有初步判斷該故障不涉及到固體絕緣材料(涉及到固體絕緣材料的故障CO2月CO的比值一般小于3)。根據以上分析，結合其他產生具有間歇性的特點，判斷故障點可能是在該變壓器的分接開關、高低壓引線、變壓器工藝螺釘等純粹的金屬接觸部位。
三、主變壓器C相色譜數據超標故障檢查處理
1、主變壓器C相色譜數據超標故障檢查處理方法
通過對主變壓器進行吊罩檢查發現，油箱內側正對變壓器低壓x端引線上下箱沿出有過熱和放電燒痕，長度約150cm(油箱此處外部箱沿螺栓曾經發生過熱現象，已將箱沿螺栓更換為不銹鋼螺栓)，當時對該處進行打磨拋光處理，如圖2所示：
為防止漏磁在該處上下箱沿再產生渦流過熱，在變壓器上下箱壁上各焊接一個螺栓并用導電帶進行連接，如圖3：
2、主變壓器C相色譜數據超標故障原因分析
變壓器箱沿處過熱和燒蝕是產生大量烴類氣體的原因。其理由是由于變壓器容量很大(單相250MVA)，其低壓側電流很大(12500A)。因此低壓繞組z端至套管的引線(由下至上貫穿整個器身的高度，且距離油箱壁很近)通過的大電流在引線周圍產生很強的磁場，該磁場在其周圍的金屬導體(油箱壁)內產生渦流，當上下箱沿之間不接觸或接觸很好時，不會產生過熱或燒蝕，但當上下箱沿之間有毛刺似接非接時(類似于電焊機的焊條與被焊物之間產生的電弧)就會產生火花放電、發生過熱現象，導致變壓器油的分解，產生烴類氣體。
四、結論
本文通過對生產實例進行處理分析，研究主變壓器C相色譜數據超標故障原因及處理方法，得出產生大量烴類氣體是變壓器箱沿處過熱和燒蝕導致的結論，為變壓器總烴含量超標處理提供了一定的理論基礎和解決方案，其處理效果還需經過變壓器的長期運行過程得以驗證。從此臺主變壓器乙炔異常情況可以看出，加強變壓器的制造與安裝過程中的質量控制是非常重要的。
參考文獻：
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