一起變壓器修后絕緣油出現乙炔 原因分析及處理

宋曉波

（神華國華三河發電有限責任公司，河北 廊坊 065201）

變壓器絕緣油色譜數據的變化，往往反映了變壓器一定的缺陷。本文通過跟蹤我廠#2 高廠變修后絕緣油的色譜數據變化趨勢，并結合近期的檢修狀況和試驗數據進行綜合分析，分析出了絕緣油中出現乙炔的原因，并提出了處理方法，最終驗證分析正確。

1 故障實例

#2 髙廠變型號為SFF-40000/23，由保定變壓器 廠制造，該變壓器因在2008年11月28日低壓側母線短路事故中損壞，于2009年1月修復返廠，修復中對變壓器繞組進行了整體更換，采用最新換位導線工藝，材質采用自粘半硬銅材質，于2009年1月投入運行。至今已運行4年，期間經歷過兩次小修，工作均為常規性檢查及預防性試驗，未進行吊罩檢修。2013年4月#2 機組大修，修后6月19日對#2高廠變絕緣油進行色譜分析，油中出現乙炔2.9μl/L，見表1。

表1 2013年#2 高廠變修后色譜數據

2 油中出現乙炔原因分析

2.1 乙炔的產氣原因

絕緣油是由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，由于電或熱故障的結果可以使某些C-H 鍵和C-C 鍵斷裂，又重新化合成低分子烴類氣體，根據溫度和能量的不同，依次產生甲烷、乙烷、乙烯、乙炔，依次需要越來越高的溫度和越來越多的能量。

變壓器絕緣油中乙炔產生的途徑主要有以下幾個方面：電弧、火花放電等因素；和變壓器電弧放電或運行中局部過熱超過700℃。此外，其他的常見因素還有：①變壓器油在處理過程中加熱器溫度過高或濾油機加熱裝置不合理；②變壓器油質量本身質量問題，比如使用再生油做原料進行凈化處理；③補焊，變壓器注滿油后，發現焊縫滲油補焊或補焊其他零件。

2.2 歷史數據分析

在調取#2 高廠變2013年之前的歷次油色譜數據中，均未有乙炔出現且其他組份氣體均在合格范圍之內，見表2。

2013年5月#2 高廠變檢修過程中的色譜數據進行分析，見下表3。

由表2、表3數據可以看出，該變壓器修前及修中絕緣油各項色譜數據均正常，確認變壓器修前無缺陷。

2.3 修后分析

6月19日機組起動并網后，對#2 高廠變色譜進行化驗，發現含有2.9μl/L 乙炔。連續跟蹤1 周色譜數據見表4。

表2 修前#2 高廠變歷次油樣化驗色譜及水分

表3 修中#2 高廠變油樣化驗色譜及水分

表4 帶電1 周內#2 高廠變絕緣油色譜數據

從上表的數據，可以看出隨著時間的推移乙炔的含量沒有發生明顯的變化及增長，其他烴類氣體也無明顯變化，檢修期間進行的變壓器油微水含量分析試驗、變壓器繞組絕緣電阻、吸收比試驗、繞組tgδ測試、泄漏電流測試等試驗，數據均正常。

另外，從#2 高廠變2013年6月投運后的數據分析，①乙炔含量無增長趨勢，烴類氣體穩定，因此判斷不存在電弧及火花放電現象；②變壓器濾油后化驗色譜數據均合格后方進行注油，排除加熱裝置及變壓器油本身質量問題。

為進一步確定產氣原因，回顧#2 高廠變主要檢修工作，除常規性檢查及預防性試驗外還進行了如下工作：5月17日廠家技術人員到廠（其中一名焊工）處理#2 高廠變滲漏點，撤油至頂部大蓋左右后對其滲漏點進行補焊處理。焊工對#2 高廠變低壓側第一組冷卻器下法蘭母管裂紋（見圖1中焊點1、2）進行電焊堵漏，焊接前已將冷卻器上、下法蘭截門關閉（見圖2中1、2），焊接結束后將冷卻器中變壓器油經放油孔（見圖1中3）放掉，并打開冷卻器上法蘭對冷卻器進行沖洗約10min。工作前對#2高廠變取油進行色譜及水分化驗，并將變壓器油放至專用油罐進行濾油，油取樣化驗合格，向#2 高廠變回注至原油位后打開第一組冷卻器上下法蘭。

圖1 變壓器第一組冷卻器下部焊點示意圖

2.4 綜合判斷

綜上，初步分析#2 高廠變壓器A 修后產生乙炔的原因為：#2 高廠變散熱器底部聯管焊接后，雖進行放油處理，但因散熱器為片散式，無強油循環，殘油無法徹底排盡，焊接產生的氣體遺留在片散內，變壓器投運后鐵心和線圈把熱量首先傳給在其附近的油，使油的溫度升高。溫度高的油體積增加，比重減小，就向油箱的上部運動。冷油將自然運動補充到熱油原來的位置。這樣，因油溫的差別，產生了油的自然循環流動。既熱油從變壓器油箱的上部，沿散熱器的內表面向下流，在向下流的過程中把熱經片散傳給空氣，被冷卻的油從散熱器下部進入油箱，然后經各油道上升，在上升過程中把線圈和鐵心的熱量帶走，熱油又匯于油箱上部（見圖2，箭頭代表油流方向）。這樣，周而復始不斷循環，焊接產生的氣體慢慢擴散至本體內部。

3 運行措施及處理

3.1 運行措施

1）運行中加強絕緣油色譜數據分析，前10 天每天取樣分析色譜數據，并分析變化趨勢，以后縮短取樣周期（由3月/次縮短至1 周/次），并跟蹤乙炔及其他特征氣體變化趨勢（見表5），當乙炔含量出現明顯增長時，應立即組織召開專題分析會。

2）加強變壓器日常巡視檢查，跟蹤變壓器聲音、溫度變化。

圖2 片散式冷卻器油循環示意圖

表5 運行中#2 高廠變絕緣油部分色譜數據

3.2 停機處理

1）對變壓器油進行脫氣處理。

2）變壓器油合格后，繼續熱油循環直至油中無乙炔，且其他氣體在合格范圍內。2014年8月，#2機組檢修中，按照既定措施對#2 高廠變絕緣油中乙炔問題進行了治理。通過預防性試驗數據與歷次試驗數據對比，無明顯變化趨勢，同時對變壓器絕緣油進行脫氣處理，詳細處理流程如圖3所示。

圖3 #2 高廠變絕緣油處理流程

經過上述處理，分別取變壓器本體、油枕及散熱器底部共3 個油樣進行化驗，數據均合格且一致，在連續跟蹤1、4、10、30 天色譜中烴類氣體含量，數值平穩見表6。這也充分驗證了此前關于變壓器絕緣油中出現乙炔原因的分析，即變壓器內部確無異常，故障氣體確由電焊造成。

表6 停機處理后#2 高廠變絕緣油色譜數據

（續）

4 結論

1）當檢修投運后出現乙炔，應綜合分析機組起動前色譜數據，考慮合閘沖擊對變壓器的影響，通過連續跟蹤色譜數據及電氣參數變化以進一步判明故障原因，同時首先應排除檢修過程中的產氣因素，如焊接作業措施不當，分接開關位置移動造成接觸不良等。

2）當運行中出現乙炔時，應高度關注，此時可能變壓器內部存在放電或電弧，這時的色譜數據呈異常變化趨勢，應結合產氣速率和產氣量進行分析，必要時需立即停電處理，避免擴大事故。

[1] 國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 7252—2001.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].2001.

[2] 楊奇嶺.變壓器油中氫氣含量異常情況的分析[J].變壓器,2002,39(8): 37-40.

[3] 高文勝,錢政,嚴璋.電力變壓器固體絕緣故障的診斷方法[J].高電壓技術,1999(1): 26-28.