變壓器油氫氣超標(biāo)原因.doc

新投運(yùn)120MVA變壓器油中氫氣含量超標(biāo)原因分析與處理袁章福 程振偉(浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠 郵編：324000)摘要 新投運(yùn)變壓器，出現(xiàn)油中特征氣體H2含量異常超標(biāo)現(xiàn)象，本文對這一故障原因進(jìn)行了闡述與分析，介紹了相應(yīng)處理措施與實(shí)施效果，對相關(guān)專業(yè)人員有一定的借鑒作用。關(guān)健詞 新變壓器 油中氫氣 單值升高 原因分析 處理結(jié)果0 前 言 變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，確保它的安全運(yùn)行具有極其重要意義。浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠湖南鎮(zhèn)電站二號主變壓器于2005年2月進(jìn)行了技術(shù)更新，新變壓器型號為SFS9-120000/220，由濟(jì)南西門子變壓器有限公司制造，具有免維修、噪聲低、低損耗、吊芯式結(jié)構(gòu)、外型美觀等特點(diǎn)，于2005年3月18日投入運(yùn)行。變壓器投運(yùn)后運(yùn)行正常，可在5月份的油樣色譜分析試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)油中H2含量異常升高，超過了規(guī)程中規(guī)定的不大于150 uLL的要求，在隨后的油色譜跟蹤試驗(yàn)中，顯示隨著時(shí)間推移， H2含量持續(xù)增長，與其它特征氣體相比，有明顯的單值升高特征。為此進(jìn)行了分析與處理。1 變壓器技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行工況變壓器型號：SFS9-120000/220、名稱：三相三繞組無載調(diào)壓油浸風(fēng)冷升壓變壓器相數(shù)：三相冷卻方式：ONAN（70%）/ONAF（100%）使用條件：戶外額定容量：120/60/120MVA額定電壓：24222.5%/121/10.5kV額定電流：286.3/286.3/6598.3A額定頻率：50Hz連接組號：YNyno,d11、空載損耗：68.5kW空載電流：0.065%器身重：108T油重：45.2 T總重：187T廠家：濟(jì)南西門子變壓器有限公司 出廠日期：2004年12月變壓器投運(yùn)前各項(xiàng)試驗(yàn)合格，油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 氣體含量單位:L/L試驗(yàn)日期H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO22005.03.181.780.960.090.200.049.84163.77湖南鎮(zhèn)電站一至四號發(fā)電機(jī)組的主接線方式為“兩機(jī)一變式”，三、四號機(jī)組接二號主變，機(jī)組額定容量為55.56MVA，因機(jī)組運(yùn)行多年，自身存在缺陷，正計(jì)劃改造，規(guī)定其運(yùn)行出力不大于42.5MW，故變壓器投運(yùn)后均未達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)。2 變壓器油中H2含量超標(biāo)情況及原因分析2.1 油中H2含量超標(biāo)情況變壓器投運(yùn)后，按要求定期取油樣色譜分析試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：氣體含量單位:L/L（下表同）試驗(yàn)日期H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO22005.03.2910.860.620.080.120.0413.23202.782005.04.20913.660.110.50.0570.92246.242005.05.19252.468.280.191.230.05189.63411.295月19日的油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，特征氣體H2含量超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，CH4、C2H4等烴類氣體含量在規(guī)定范圍內(nèi)，經(jīng)送油樣至浙江省電力中試所油色譜分析試驗(yàn)比對，試驗(yàn)數(shù)據(jù)正確, 變壓器油微水含量分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，要求進(jìn)一步加強(qiáng)油色譜分析試驗(yàn)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：試驗(yàn)日期H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO22005.06.15339.8111.610.282.170.05260.09537.902005.07.18477.7616.950.302.720.06361.02652.662005.08.18620.7922.790.373.810.06430.88762.422005.09.7717.5924.850.374.030.06437.83759.21六月份起取油樣周期改為每周一次（表中數(shù)據(jù)未全部列出），期間進(jìn)行了變壓器油微水含量分析試驗(yàn)、變壓器繞組絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)、繞組tg測試、泄漏電流測試等，上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常。2.2 原因分析對于新投運(yùn)的變壓器來說，特征氣體含量(除C2H2外)有一定的變化當(dāng)屬正?，F(xiàn)象，因?yàn)樵陔妶?、熱作用下，油中水分解、絕緣材料熱分解會引起氣體含量一些變化，當(dāng)然這些變化量應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并趨于穩(wěn)定。如果特征氣體含量超過規(guī)定要求，H2含量大于150L/L、總烴含量大于150L/L、C2H2含量大于5L/L時(shí)，均需引起注意，數(shù)據(jù)顯示H2含量已遠(yuǎn)大于規(guī)定的150L/L要求。在電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程DLT5961996中對CO、CO2的含量沒有作出具體要求。變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則DLT7222000中對CO含量正常值提出了參考意見，認(rèn)為密封室變壓器其正常值約800 uLL。如總烴含量大于150L/L，CO、CO2氣體含量顯著變化則反映了設(shè)備內(nèi)部絕緣材料老化或故障現(xiàn)象，顯然這一現(xiàn)象不存在。電弧、火花放電、局部放電、油和固體絕緣熱分解、水分解等因素均可引起H2含量升高。特征氣體C2H2含量穩(wěn)定無變化，可排除電弧、火花放電的可能。油和固體絕緣熱分解可引起特征氣體H2、CH4、C2H4、 C2H6、 CO、 CO2變化，實(shí)際上烴類氣體含量變化不大，變壓器油溫一般在4560間，故變壓器無整體及局部過熱現(xiàn)象。局部放電要產(chǎn)生H2和CH4，隨著溫度升高，相繼產(chǎn)生C2H6、C2H4，從烴類氣體含量的變化看應(yīng)無局部長期放電現(xiàn)象。特征氣體H2含量超標(biāo)，而其他烴類氣體成分含量變化不大，客觀上可大致判斷為設(shè)備受潮或進(jìn)水?；仡欁儔浩鬟\(yùn)輸、安裝過程，正值春初多雨之時(shí)，安裝前變壓器本體充氮保護(hù)，安裝當(dāng)日上午晴空無風(fēng)、相對濕度低于75%，滿足安裝條件，然而下午天氣忽轉(zhuǎn)陰雨，安裝工作不得不馬上中止，雖及時(shí)將變壓器本體密封并抽真空、充氮保護(hù),這一過程中難免有潮氣浸入；第二次安裝時(shí)，因進(jìn)度原因，本體再次抽真空、充氮保護(hù)；另外，相關(guān)附件如連接管道、套管等，其端部接觸面均有受潮現(xiàn)象，安裝時(shí)僅清掃干凈未采取進(jìn)一步的處理。故變壓器本體內(nèi)部受潮的可能性非常大。此外，變壓器內(nèi)的不銹鋼材料可能在加工過程中或焊接時(shí)吸附氫而運(yùn)行后又緩慢釋放。綜上分析，變壓器油中特征氣體H2含量大幅上升的主要原因應(yīng)是變壓器內(nèi)部受潮引起。據(jù)有關(guān)研究資料，變壓器本體總水量中，有 99存在于固體絕緣纖維中，只有1以下的水分存在于變壓器油中，這主要是因?yàn)槔w維素對水具有強(qiáng)大的親和力。固體絕緣中的水份只有在溫度大于80時(shí)，才會從絕緣層表面逸出溶入油中，當(dāng)溫度下降后，又會吸附上絕緣層，因變壓器油一直運(yùn)行在70下，故油中水含量幾無變化，變壓器油微水含量分析試驗(yàn)反應(yīng)不出受潮現(xiàn)象。變壓器繞組絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)、繞組tg測試、泄漏電流試驗(yàn)正常，說明變壓器絕緣僅表面受潮。3 處理措施與效果經(jīng)與制造廠家聯(lián)系，于9月初將變壓器改檢修，進(jìn)行缺陷處理，針對變壓器絕緣表面受潮、H2含量超標(biāo)這一現(xiàn)象，采取二個(gè)處理措施，一是對變壓器油進(jìn)行脫氣處理；二是抽真空去除變壓器內(nèi)絕緣層表面潮氣。將變壓器油全部排入油桶,，現(xiàn)場用ZLJ-200二級真空濾油機(jī)進(jìn)行循環(huán)加熱脫氣處理，油溫加至60，經(jīng)三天不間斷的過濾，油色譜分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，如下： 試驗(yàn)日期H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO22005.9.1319.331.930.450.250.0942.28247.39 同時(shí)用真空泵對變壓器本體進(jìn)行抽真空工作，如圖示將真空泵與滑閥（6）連接，吸濕變壓器抽真空連接示意圖器（16）先拆下，端口用悶板密封，真空表接于排油閥（12）上，變壓器各排氣塞均關(guān)閉，滑閥（8）與（20）打開，各組散熱器與油箱的連接閥也應(yīng)打開（散熱器一起抽真空），經(jīng)查無誤后，打開滑閥（6）和真空泵逆流止回閥（13），啟動(dòng)真空泵進(jìn)行抽真空。要求真空度（殘壓）1mbar(1Pa=0.01mbar)，在必要真空達(dá)到后，最低抽真空時(shí)間24h，實(shí)際上在變壓器油脫氣期間，一直對本體抽真空至開始加注變壓器油時(shí)為止。當(dāng)油位加至離油箱頂還有10cm距離時(shí)，暫時(shí)停止注油過程，又繼續(xù)抽真空24小時(shí)。然后加滿油。相關(guān)試驗(yàn)合格后，于9月13日，二號主變壓器投入運(yùn)行，運(yùn)行后的油色譜跟蹤分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，油中H2含量趨于穩(wěn)定，符合規(guī)程要求。試驗(yàn)日期H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO22005.10.1321.711.960.490.260.0946.01267.42005.11.1035.132.890.650.300.1065.32327.442006.05.0531.582.920.630.390.09105.14398.672006.06.0531.493.030.630.410.08117.97488.85 經(jīng)抽真空及脫氣處理后，變壓器內(nèi)絕緣表面受潮故障得到有效消除，油中特征氣體含量穩(wěn)定，二號主變壓器可靠運(yùn)行。4 結(jié)論 變壓器的安裝工作及為關(guān)健，其工藝好壞直接影響變壓器的安全運(yùn)行，除了應(yīng)認(rèn)真遵循設(shè)備安裝說明及相關(guān)檢修標(biāo)準(zhǔn)外，我們還應(yīng)考慮作業(yè)環(huán)境、氣候變化、附件存放等因素，要有應(yīng)對措施，把好每一環(huán)節(jié)，從而確保變壓器可靠、安全運(yùn)行。參考文獻(xiàn) 1 變壓器安裝說明/西門子變壓器有限公司2 電力變壓器檢修導(dǎo)則DL/T 573-953 變壓器故障診斷與修理/趙家禮、張慶達(dá)等編著北京：機(jī)械工業(yè)出版社