变压器油中总烃超标的原因和分析
昌吉电业局检修工区 李杰
[摘要]本文主要阐述了变压器油中总烃超标的原因，故障实例及故障分析方法和处理措施，我们通过采集变压器箱体内的少量油样，可以分析出油中气体的组分及其含量，来判断变压器是否存在故障、故障性质以及故障的大致部位。
[关键词]故障实例 故障分析 原因 故障诊断 处理措施
前言
变压器是变电站的重要设备，变压器的运行状况直接影响电能的正常输送。因此，各发电及供电单位都非常注重变压器的绝缘监督、运行维护及消缺工作，色谱分析是通过对油中溶解气体的分析检测充油电气设备存在潜伏性故障的一个重要方法，是监督、保障设备安全运行的一个重要手段，通过对特征气体的分析及三比值法，能及时掌握变压器运行情况，及早发现设备故障、故障性质及故障发展变化的情况，查出问题，消除缺陷，保证变压器安全稳定运行。本文主要介绍了昌吉变电站的2号主变，色谱分析发现主变存在的故障过程，故障性质诊断方法，查出的问题及处理措施。
1故障实例
昌吉变电站2号主变，型号为SFSZ7-31500/110，生产厂家为沈阳变压器厂三分厂制造，此台变压器自投运开始，各组分含量均为正常，2009年10月13日主变取样分析时发现，C2H2含量为5.40μL/L、总烃含量为1373.08μL/L，乙炔、总烃超标。 表1 昌吉2号主变色谱分析异常数据 试验日期 2009.10.12 2009.11.5 2009.11.17 2009.12.02 2009.12.28 2010.2.08 2010.3.1 2010.4.1 2010.5.11 2010.7.13 2010.9.11 2011.4.7 1
H2 45.55 18.58 13.03 8.32 5.37 1.61 1.16 1.67 15.83 67.30 36.97 5.37 CO 140.49 72.67 169.25 146.11 10.64 225.08 185.25 186.33 202.18 271.97 304.84 65.16 CO2 3454.07 3249.45 3278.89 3009.74 3215.07 2738.76 2871.08 2659.89 2640.18 3830.78 3239.39 2256.80 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 总烃 310.00 901.95 155.73 5.40 1373.08 234.15 806.33 142.84 4.49 1187.81 822.04 146.77 4.23 1188.52 215.48 191.04 798.28 144.13 4.11 1137.56 194.23 918.13 167.89 4.35 1284.60 113.38 676.51 126.41 3.04 919.34 105.10 719.30 133.88 3.27 961.55 69.33 84.83 529.37 94.38 2.49 695.57 553.12 112.77 2.32 753.04 225.46 903.21 175.36 4.55 1308.58 232.59 751.33 161.42 1.87 1147.21 44.77 432.61 122.00 1.72 601.10 - ！
2故障分析方法
三比值法原理是：根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从五种特征气体中选用二种溶解度和扩散系数相近的气体组分组成三结比值，以不同的编码表示；根据表2的编码规则和表3故障类型判断方法作为诊断故障性质的依据。这种方法消除了油的体积效应影响，是判断充油电气设备故障类型的主要方法。
表2 编 码 规 则
比值范围的编码 气体比值范围 C2H2/C2H4 <0.1 ≥0.1～<1 ≥1～<3 ≥3 表3故障类型判断方法 序号 故障类型 局部放电 低温过热（低于过150℃） 低温过热（150℃-300℃） 中温过热（300℃-700℃） 高温过热（高于700℃） 低能放电 2 低能放电兼过热 2 2 比值范围编码 C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6 1 0 0 1 故障实例 高湿度，高含气量引取油中低能量密度的局部放电 绝缘导体过热，注意CO,CO2含量及其CO/CO2比值 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，铁芯漏磁，局部短路和层间绝缘不良，铁芯多点接地等 0 1 1 2 CH4/H2 1 0 2 2 C2H4/C2H6 0 0 1 2 1 0 2 0 2 1 0，1，2 0，1 2 2 0，1，2 引起对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线间隙闪络，不同电位之0，1，2 间的油中火花放电，或悬浮电位之间火花放电等 线圈匝、层间短路、相间闪络、分接头引线油夏闪络、引线对箱壳放电、线圈熔断、0，1，2 引线对其他接地体放电、分接开关飞弧、因环电流引起电弧等 3 电弧放电 1 0，1 3总烃超标原因分析
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利用三比值法对昌变2号主变进行分析判断，列表如下： C2H2/C2H4=5.40/901.95=0.005＜1……..0 CH4/H2=310.00/45.55=6.80＞3…….2 C2H4/C2H6=901.95/155.73=5.79＞3……2 三比值编码为022，高温过热 通过分析发现CO、CO2有明显增长，主要原因是变压器长期过负荷铁芯过热或裸金属体过热而使临近的固体绝缘材料局部过热，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则DL/T722—2000，故障性质为高温过热。当铁芯叠片间绝缘层极薄，其绝缘电阻仅为几欧姆，但它足以防止铁芯内部产生涡流。若片间绝缘局部破坏，将引起局部涡流增大，导致局部过热。同时由于该绝缘电阻很小，只要一有一碟片接地，就足以使整个铁芯都处于接地状态，造成多点接地。这种故障的位置很可能是变压器内部存在局部短路、层间绝缘不良或铁芯多点接地现象并伴有固体绝缘材料老化。
4根据总烃含量及产气速率诊断
对变压器过热故障而言，总烃及其产气率在油和固体绝缘材料裂解产生的各种气体中具有重要的地位。总烃的产生是变压器油裂解的结果，而变压器的裂解需要一定的裂解能（活化能）。总烃是一个累积量，它的数量可以近似认为与故障持续时间内油所耗能量的总和成正比，同裂解功率之间并不存在简单的线性关系。而总烃产气速率或总烃绝度产生速率与裂解功率成正比。
总烃和总烃产气速率在国际中都给出了相应的注意值，但总烃产气速率对判断设备内部有无异常状况往往比总烃更有意义。
通常认为绝对产气速率能较好地反映出故障性质和发展程度，不论纵比、横比，均有较好的可能性。但在实际应用中往往难以得到绝对产气速率，因而多数采用相对产气速率进行分析诊断。当变压器经过真空滤油脱气后，宜及时做好绝对产气速率的测量，并可利用如下经验进行诊断：
（1）总烃的绝对值小于注意值，总烃产气速率小于注意值，则变压器运行正常。 （2）总烃大于注意值，但不超过注意值的3倍，总烃产气速率小于注意值，则变压器有故障，但发展缓慢，可继续运行并注意观察。
（3）总烃大于注意值，但不超过注意值的3倍，总烃产气速率为注意值的1—2倍，应缩短试验周期，密切注意故障发展趋势。
（4）总烃大于注意值的3倍，总烃产气速率大于注意值的3倍，则变压器有严重故障，发展迅速，应立即采取必要的措施，有条件可进行罩检修。
绝对产气速率，即每运行日产生某种气体的平均值，计算为
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Va=Ci,2-Ci,1/△t×m/ρ
绝对产气速率的计算值 气体组分 绝对产气速率 总烃 C2H2 H2 CO CO2 还应当指出，对以放电故障为主的变压器，一旦确诊，应立即停运检修，不要求进行产气速率的追踪，追踪产气速率只能适用于以过热故障
绝对产气速率的注意值 气体组分 开放式 总烃 6 乙炔 0.1 氢 5 一氧化碳 50 二氧化碳 100 隔膜式 12 0.2 10 100 200
经 验 判 断 判 据 总烃的绝对值小于注意值，总烃产气速率小于注意值 3倍的注意值＞总烃的绝对值＞注意值，总烃产气速率小于注意值 变压器状态 变压器运行正常。 缓慢，可继续运行 判 据 3倍的注意值＞总烃的绝对值＞注意值，总烃产气速率为注意值的1—2倍 变压器状态 变压器有故障应缩短试验周期，密切注意故障发展趋势 总烃绝对值大于3倍变压器有严重故障，注意值，总烃产气速发展迅速，应立即采率大于注意值的3倍 取必要的措施，有条件可进行罩检修。 5处理措施
5.1应按导则要求安装色谱气体监测仪，可连续监测故障气体变化增长情况，随时掌握设备运行状况。
5.2加强油务监督，缩短检测周期，根据变压器故障的发展情况，来确定检测周期，对变压器气体增长速度快的更要严密监视，确保定期对油中溶解气体的分析。 5.3应做有关电气方面试验进行综合分析。
6结束语
通过这次变压器故障情况的排除，使我们更进一步认识到加强绝缘监督的重要性，变压器油色谱跟踪分析对于发现变压器早期故障是非常有效的方法。同时也为今后类似的大型电力变压器缺陷的解决积累了非常宝贵的经验。总之，利用气相色谱分析方法与故障诊断进行分析能提前预测设备的内部故障，可以防止设备损坏和由于设备损坏而导致电网大面积停电事故发生，对保障设备乃至电网的安全运行起到积极作用。
参考文献：
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1、《DL/T722-2000,变压器油中溶解气体分析和判断导则》，中国电力出版社。 2、《变压器油及相关故障诊断处理技术》，中国电力出版社。
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