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某主变压器C相色谱数据超标故障分析
摘要： 某发电厂主变压器C相工作状态中产生大量乙炔气体，本文通过对主变压器C相进行吊罩检查，分析总烃含量超标的原因，得出产生大量烃类气体是变压器箱沿处过热和烧蚀导致的结论，为变压器总烃含量超标处理提供了一定的理论基础和解决方案。
关键词：主变压器C相 数据超标 乙炔
引言
某发电厂主变压器C相于2004年7月投运，投运后运行正常，2004年11月开始产生微量乙炔气体，到2008年3月，气体含量保持在0.15μl/l。同年，利用停机对主变绝缘油进行了滤油处理。油处理后保持一年，于2009年3月又产生微量乙炔，一直观察运行，没有增长趋势，但总烃一直存在增长趋势，增长速度缓慢。2010年10月，乙炔气体突然开始快速增长，总烃含量达到超标值。根据色谱数据及厂家建议决定利用机组大修机会对3号机主变C相进行现场吊罩检查，彻底处理该缺陷。
一、变压器概况
某厂主变压器为DFP-250000/500型变压器，2004年6月投运，运行运行三年半时间，运行期间没有发生重大设备异常，运行情况基本良好。该主变压器C相设备参数如表1：
二、变压器C相色谱数据分析
根据舍普数据进行对变压器异常进行分析，色谱跟踪数据如下图1：
由图1的变压器绝缘油色谱跟踪数据分析可得，主变压器C相变压器油中乙炔和总烃增长主要分为三个阶段，各阶段的数据特点及分析如下：
1、乙炔和总烃微量含有阶段
从2005年2月变压器油中首次检测出乙炔气体到2010年11月为第一阶段。该阶段主变压器C相绝缘油中乙炔气体的含量基本保持在0.15μl/l左右，一直没有增长的趋势，虽然在2008年3月进行过绝缘油滤油处理，但没有从根本上解决问题，只保持了约一年时间，到2009年3月又产生乙炔气体，并且和前一段时间一样没有增长趋势。虽然该阶段的绝缘油气体含量没有增产趋势，但由于产生乙炔和总烃气体，由于怀疑存在放电点，决定观察运行。色谱数据跟踪的周期从开始的每三个月一次，到2008年3月滤油后到2010年11月为每两个月一次。
2、乙炔和总烃快速增长阶段
从2010年11月10日开始，乙炔气体和总烃含量突然开始快速增长，由0.16μl/l直接变为0.81μl/l。这一现象马上引起注意，将取样周期缩短，先变为每周一次，最后到2010年12月31日后变为每周两次甚至是三次。该阶段，乙炔气体从0.81μl/l快速增长到8.83μl/l。由于该阶段气体含量快速超过标准值(标准值见表1)。
2.1乙炔和总烃快速增长阶段色谱数据的分析处理
2.1.1三比值法
本文使用三比值法对色谱数据进行分析。三比值法是在热动力学和实践的基础上，推荐作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。改良三比值法是用五种气体的三对比值以不同的编码表示，编码规则和故障类型判断方法见表2和表3。
利用三对比值的另一种判断故障类型的方法，是溶解气体分析解释表和解释简表，见表4和表5。表4是将所有故障类型分为六种情况，这六种情况适合于所有类型的充油电气设备，气体比值的极限依赖于设备的具体类型可稍有不同。表4中还显示了D1和D2之间的某些重叠，而又有区别，这说明放电的能量有所不同，因而必须对设备采取不同的措施。
2.1.2现有数据的分析与处理
现有数据记录如下表6：
据三比值法计算的编码组合在表3中查找故障类型为高温过热(高于700℃)，可能的故障为分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁心漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁心多点接等原因。对照表4和表5也判断该变压器为温度大于700℃的热故障。
3、乙炔和总烃含量平稳阶段
从2011年1月开始到2011年1月13日停机，3号机主变C相乙炔含量基本不变，保持在7-8μl/l之间，该段期间内总烃含量增长也比较缓慢，从1561.83μl/l增长到1683.43μl/l。
结合快速增长阶段，我们分析3号机主变C相的过热放电为裸金属过热并伴随轻微放电。由于CO2/CO的值基本集中在7-9的范围内，所有初步判断该故障不涉及到固体绝缘材料(涉及到固体绝缘材料的故障CO2月CO的比值一般小于3)。根据以上分析，结合其他产生具有间歇性的特点，判断故障点可能是在该变压器的分接开关、高低压引线、变压器工艺螺钉等纯粹的金属接触部位。
三、主变压器C相色谱数据超标故障检查处理
1、主变压器C相色谱数据超标故障检查处理方法
通过对主变压器进行吊罩检查发现，油箱内侧正对变压器低压x端引线上下箱沿出有过热和放电烧痕，长度约150cm(油箱此处外部箱沿螺栓曾经发生过热现象，已将箱沿螺栓更换为不锈钢螺栓)，当时对该处进行打磨抛光处理，如图2所示：
为防止漏磁在该处上下箱沿再产生涡流过热，在变压器上下箱壁上各焊接一个螺栓并用导电带进行连接，如图3：
2、主变压器C相色谱数据超标故障原因分析
变压器箱沿处过热和烧蚀是产生大量烃类气体的原因。其理由是由于变压器容量很大(单相250MVA)，其低压侧电流很大(12500A)。因此低压绕组z端至套管的引线(由下至上贯穿整个器身的高度，且距离油箱壁很近)通过的大电流在引线周围产生很强的磁场，该磁场在其周围的金属导体(油箱壁)内产生涡流，当上下箱沿之间不接触或接触很好时，不会产生过热或烧蚀，但当上下箱沿之间有毛刺似接非接时(类似于电焊机的焊条与被焊物之间产生的电弧)就会产生火花放电、发生过热现象，导致变压器油的分解，产生烃类气体。
四、结论
本文通过对生产实例进行处理分析，研究主变压器C相色谱数据超标故障原因及处理方法，得出产生大量烃类气体是变压器箱沿处过热和烧蚀导致的结论，为变压器总烃含量超标处理提供了一定的理论基础和解决方案，其处理效果还需经过变压器的长期运行过程得以验证。从此台主变压器乙炔异常情况可以看出，加强变压器的制造与安装过程中的质量控制是非常重要的。
参考文献：
[1]DL/T 722-2000，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
[2]赵家礼，变压器故障诊断与修理[M].
[3]鲁俊兵，束洪春，李正凡，220KV变压器乙炔超标原因分析及处理.水电站机电技术.[J]
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