变压器油乙炔超标原因及解决办法 变压器出现乙炔的分析处理方法

变压器出现乙炔的分析处理方法

变压器在投入运行后，由于本身质量、安装调试、运行工况的变化、检修工艺等多种因素的影，将有出现过热和放电故障的可能。在过热故障的作用下，初期可能只出现一些氢气、甲烷、乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳等特征气体，而发展到最终严重时，都必将产生乙炔气体；在放电性故障的作用下，一般都会出现乙炔气体。可以说，变压器中一旦出现乙炔，就应该引起足够的重视，进行认真跟踪分析，找出问题所在，防止故障扩大甚至损坏设备，影响机组的正常运行。但是，分析油中特征气体的含量不仅要考虑某一气体含量的大小，更应结合变压器的结构、运行工况、检修情况及电气试验等进行综合分析和判断，防止欠修或过修而导致变压器发生事故或造成不必要的经济损失。

一、变压器油色谱分析出现乙炔的原因

变压器内部的乙炔一般在800℃～1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的。当然在较低的温度下(低于800℃)也会有少量乙炔生成。

变压器内部发生故障时,绝缘油和纤维固体绝缘材料在电和热的作用下,分解出与故障性质和故障严重程度相关的各种气体。这些气体不同程度的溶解于油中或悬浮在油和绝缘物的空隙中。随着内部故障在性质和严重程度上的不同,分解产生的气体在组分和数量上也不同。其总体规律是,气体随故障的发生而产生,随故障的发展而增多。其常见故障特征气体一般如下表所示：

不同故障类型产生的气体

而在变压器故障处理过程中，我们最多关注的特征气体就是乙炔，这是因为，只要涉及到严重过热（过热部位主要有铁芯、绕组、接头、分接开关、潜油泵等处）就会有乙炔产生，只要有一定能量的放电也会有乙炔出现。因此，用色谱分析法分析油中出现乙炔的原因，通过乙炔含量最大限值和产气速率以及"三比值法"等来分析判断变压器的故障类型，已成为现如今我们分析变压器内部故障的主要手段，本文就一起变压器油出现乙炔问题的处理方法进行了分析总结，希望对同行处理同类变压器故障问题能有所借鉴。

2、 变压器油色谱分析出现乙炔分析处理实例

1、故障概况：2014年1月，某厂#3 主变（型号为:SFP9-396000/220TH,强迫油循环）在定检取油样进行色谱分析后，发现油中含乙炔，其特征气体如下表：

1月22日早上9：00取样检测时发现总烃异常，立刻重做一次，下午14：00再次取样，重做两次，结果基本一致。同时为确保数据可靠性性，下午又取了#2主变本体油样进行色谱分析，并与#2主变在线色谱装置数据进行比对，基本一致，可排除仪器本体准确性的问题，因此初步判定色谱数据真实、准确。

2、故障原因分析：

（1）、2014年1月22日油色谱分析数据：从2013年10月18日至2014年1月22日，油中特征气体含量增长趋势发生突变。总烃含量远超国家标准≤150μL/L;，特征气体出现微量C2H2，并且以CH4，C2H6，C2H4为主。

（2）、特征气体CO和CO2的含量为正常增长，属固体绝缘在正常老化状态下分解。

（3）、根据国家标准，C2H4是在大约500°C下生成，C2H2的生成一般在800°C ~ 1200°C的温度，大量的C2H2时在电弧的弧道中产生的，在较低的温度下（低于800°C）也会有少量的C2H2生成。根据色谱分析特征气体含量与表中各故障类型特征气体对比，初步判断#3主变内部存在过热故障。

（4）、采用三比值法判断故障类型，按照编码规则计算的编码组合为0、2、2，根据故障类型判断方法，具有高温过热特征，且温度高于700°C；C2H2/C2H4=0.0007<0.1，CH4/H2=2.4>1，C2H4/C2H6=5.5>3，说明具备温度高于700°C的热故障特征。

（5）、特征气体出现C2H2，并且以CH4，C2H6，C2H4为主，且总烃含量严重超标，H2含量小于国家标准注意值，初步判断不具备放电特征。

（6）、对一氧化碳和二氧化碳含量分析，当故障涉及到固体绝缘时，会引起CO和CO2的明显增长；从色谱分析结果看，CO和CO2呈现缓慢的增长，增长趋势没有发生突变，计算CO2/CO=12.07>7，说明是变压器固体绝缘材料正常老化产生，过热故障没有涉及到固体绝缘。

（7）、综合上述数据和情况分析，初步判断热故障应该是裸金属过热，可能涉及到内部磁路、金属结构件、开关触头、低压引线接触不良，或者铁芯多点接地等。

（8）、此外，必须考虑故障的发展趋势，也就是故障点的产气速率。产气速率与故障消耗能量大小、故障部位、故障点的温度等情况有直接关系。虽然不清楚#3主变特征气体突然增长的具体时间，从色谱数据看，绝对产气速率可能超标，说明故障点的发展有扩大、加重的趋势。

（9）、变压器油中特征气体连续增长，有时根据油色谱成分分析结果的绝对值有时很难对故障的严重性或者故障点做出正确的判断，因为故障常常以低能量的潜伏性故障开始，若不及时采取相应的措施，可能会发展成较严重的高能量故障。

基于以上的初步分析，经专业人员讨论研究,刚好#3机组要调峰停机，决定对#3主变进行停电检修，对主变进行各项电气试验及内检。

3、 故障查找过程

(1)检测变压器高、低压侧绕组的直流电阻

（2）检测变压器铁芯绝缘电阻

（3）进行变压器绝缘特性试验，如绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗、泄露电流试验等

（4）交流耐压检测

（5）高压侧出线套管介质损耗试验。

（6）潜油泵电动机绝缘、直流电阻测试。

在进行以上的测试中，1至5项试验正常，只有第六项试验，发现第三组潜油泵三相直流电阻不平衡，超出允许直，再解体此潜油泵，发现一相绕组匝间短路，如下图。运行中此潜油泵能运行，巡视检查中没发现有异样。

由于此变压器已运行了十七年，没有进行过吊罩检查，而且在2012年5月进行增容改造，由360000KVA，增容为396000KVA，且增容后负荷一直较高。为了彻底查清故障原因，防止变压器内部还存在隐患，对变压器进行吊罩检查：

在吊罩前，先进行：变压器各绕组直流电阻、铁芯对地、及夹件对地绝缘电阻的测量，引线直流电阻的测量，油样的耐压、介损、色谱分析等试验；

4、吊罩后进行器身及油箱磁蔽检查：

（1）检查相间隔板和围屏有无破损、变色、变形、放电痕迹；

（2）检查绕组表面是否清洁，匝绝缘是否破损（可见部位）；

（3）检查绕组各部位垫块有无位移和松动情况；

（4）检查绕组绝缘有无破损，油道有无被绝缘物、油垢或其它杂质堵塞现象；

（5）绕组线匝表面如有破损裸露导线处，应包扎处理；

（6）检查线圈压钉的松紧度。

（7）检查引线的绝缘包扎有无变形、变脆，引线有无断股，低压引线与引线接头处焊接情况是否良好，有无过热现象；

（8）检查绝缘支架有无松动和损坏、位移，检查引线在绝缘支架处的固定情况；

（9）检查铁芯表面是否平整，有无片间短路或变色、放电烧伤的痕迹，绝缘漆膜有无脱落，上铁轭的顶部和下铁轭的底部是否有油垢杂质，可用干净的布清除；

（10）检查压钉、绝缘垫圈的接触情况，用专用扳手紧固上下夹件压钉等各部位紧固螺栓；

（11）检查铁芯间和铁芯与夹件间蚰路；检查铁芯的拉板和拉带

（12）检查铁芯磁屏蔽绝缘和接地情况；

（13）检查油箱的磁屏蔽，有无松动放电现象，固定是否牢固，是否可靠接地。

经过以上试验、检查，发现有个别夹件螺栓松动外，没有发现其它问题，由此，确认此次变压器油中出现乙炔原因是潜油泵匝间短路引起。

利用真空滤油机对变压器油进行脱气脱水处理后，油的各项指标达到以下值后，对变压器进行真空注油。

静置48小时后，变压器各绕组直流电阻、铁芯对地、及夹件对地绝缘电阻的测量，引线直流电阻的测量，油样的耐压、介损、油水分、色谱分析、局部放电试验。

三、经验总结

1、变压器出现乙炔，首先要查阅检修记录、巡检记录、运行记录和监控系统保留的设备各参数曲线。通过检修记录、巡检记录来了解设备曾经的状态：变压器是否发生过故障、是否存在引起过热或放电的缺陷、油温和声音是否出现过异常等；通过运行记录和监控系统保留的设备各参数曲线了解设备运行过程中的状态：电压和电流等有无大的突变、所带负荷有无发生过短路故障、线路上是否发生过闪络等。

2、变压器油中出现乙炔（C2H2），首先要通过跟踪确认是曾经出现过故障还是存在故障。变压器出现乙炔后，特别处于小量初期，不要盲目根据某一数值下定论，应适当缩短检测周期进行色谱跟踪，通过多次的跟踪检测结果，利用产气速率、最大限值、三比值法中的一种或几种方法综合分析。根据设备特征气体的实际情况，选择合适的判断方法，才能最准确、最快速的找出问题所在

3、当变压器油中色谱分析出现乙炔（C2H2）后，对设备的诊断还应从安全和经济两方面考虑。在确认变压器故障不至于在短期内引起故障扩大和产生严重后果的情况下，应先从附件下手（潜油泵运行状态、套管接头温度、铁芯接地

电流、油箱表面温度分布等），寻找故障点。如外部附件等检查没有问题，则应根据实际情况设定跟踪周期，有条件时将变压器停电，进行电气试验：

（1） 检测变压器绕组的直流电阻

（2）检测变压器铁芯绝缘电阻

（3）进行变压器绝缘特性试验，如绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗、泄露电流试验等

（4）交流耐压检测

（5）局部放电试验。根据试验结构进行综合分析判断变压器故障类型和成因，一般不应盲目的进行吊罩、吊芯进行内部检查或检修。

4、变压器油中出现乙炔（C2H2）后，应避免盲目的脱气处理。有的厂在变压器油中出现乙炔（C2H2）后，即使未超标，也总想通过脱气的方法降低油中乙炔（C2H2）含量。其实这是不对的，因为油中的乙炔（C2H2）含量只要不明显增长或处于允许范围内的波动状态，一般对变压器正常运行是没有威胁的，我们只要采取适当的跟踪、防范措施就可以了，没有必要进行脱气。

5、变压器油中出现乙炔后，若产气速率急剧上升超过注意值，并经专业人员确认故障严重时，必须本着"宁停勿损"的原则尽快停电处理，防止故障扩大损坏设备和危机人身安全。

四、结语

近几年来，随着电力行业的发展，设备厂家工艺质量不断的进步和完善、电力专业监管部门措施的完善和提高、发电厂点检定修专业管理的成熟，电力生产的安全局面已日趋稳定。针对变压器油色谱出现乙炔问题，准确的判断故障成因和类型，不断总结经验，采取相应的防范措施，如安装变压器在线色谱分析仪式，加强巡视检查等，并将故障经验交流与推广，才是现代电力企业管理"预防为主"方针的有力践行。

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