瀑布沟电站500 kV变压器乙炔产生的原因

徐 基 航

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304)



瀑布沟电站500 kV变压器乙炔产生的原因

徐 基 航

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304)

乙炔是变压器放电的故障气体，运行变压器中一经发现，必须高度重视，积极跟踪，注意乙炔含量趋势，关注相对产气速率、绝对产气速率与乙炔含量注意值，综合设备运行、检修、维护及实验数据进行判断，才能准确找出出现乙炔原因。变压器运行稳定可靠，需要在运行过程中控制好油温；检修滤油时，重视注油，抽真空工艺；日常维护时，确保油管路密封性良好，只有日常基础工作扎实可靠，才能保证变压器运行在良好工况。

瀑布沟；变压器油；乙炔；放电

0 引 言

变压器在正常运行情况下油中很少出现乙炔，一般认为乙炔是油在800 ℃～1 200 ℃或是电弧放电作用下绝缘油裂解产生的。但有时变压器内部不存在故障，由于某些原因变压器油中也会出现乙炔，在特殊环境下变压器油中乙炔含量往往维持在较低的水平，在一个区间内波动。乙炔是变压器故障判断的特征气体，但不能仅靠设备出现乙炔就认为设备存在故障，应结合主变压器运行、试验及色谱数据进行综合分析，才能正确判断设备诶运行状态。

1 瀑布沟变压器的检测

瀑布沟采用三相组合式变压器，共用一套冷却系统、一套储油柜及管路系统，正常运行时经冷却器冷却后的变压器油经油管路回到变压器中，变压器油再进行三相循环。2014年11月3号主变检修作业时，对变压器油滤油进行脱气处理，修后油的色谱数据正常，无乙炔出现。运行一年后，于2015年11月对变压器油进行正常维护化验，色谱数据仍然正常，无乙炔出现，数据如表1。12月，再次对变压器油进行正常维护化验，发现变压器油中出现少量乙炔，依据《电力设备预防性试验规程》，500 kV变压器油中乙炔含量不得超过1 μL/L。之后，多次跟踪测试，乙炔含量较低，且比较稳定，含量最大值如表2。2016年1月主变计划检修，对主变滤油进行脱气后，色谱数据正常，跟踪两次测量，均无乙炔出现，最后一次数据如表3。

表1 3号主变压器三相出现乙炔之前色谱数据

表2 3号主变压器三相出现乙炔之后色谱数据

表3 3号主变压器三相检修滤油之后色谱数据

2 故障判别

变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，电或热故障可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速化合，形成H2和低分子烃类气体，如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物(X-蜡)。故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成自由气体。乙炔的生成一般在800 ℃～1 200 ℃的温度，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淀。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 ℃)也会有少量的乙炔生成。

2.1 相对产气速率

相对产气速率，即每运行月(或折算到月)某种气体含量增加原有值的百分数的平均值，按下式计算：

式中：γr为相对产气速率，%/月；Ci,2为第二次取样测得油中某气体浓度，μL/L;Ci，1为第一次取样测得油中某气体浓度，μL/L;Δt为二次取样时间间隔中的实际运行时间，月。

《DLT596-1996电力设备预防性试验规程》规定，相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常。

2.2 绝对产气速率

绝对产气速率，即每运行日产生某种气体的平均值，按下式计算：

式中：γa为绝对产气速率，mL/d；Ci，2为第二次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Ci，1为第一次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Δt为二次取样时间间隔中的实际运行时间，d；m为设备总油量，t；ρ为油的密度，t/m3。

《DLT596-1996电力设备预防性试验规程》规定，烃类气体总和的产气速率大于0.5 mL/h，则认为设备有异常。

2.3 故障判别步骤

变压器短期内各种气体含量迅速增加，但未超过注意值，可以判断出内部有异常情况；有的设备因某种原因使气体含量基础值较高，超过电力规范要求的注意值，但长期稳定，认可认为设备是正常的。将表2监测数据与变压器油中溶解乙炔注意值1 μL/L比较，发现3号主变三相均小于注意值；同时计算3号主变乙炔相对产气速率与绝对产气速率，均小于规范值，满足要求，所以排除了3号主变压器内部有故障的可能性。

3 原因分析

运行变压器在内部无故障情况下产生乙炔的原因有以下几种可能：

(1)强迫油循环冷却器变压器油因流速过快，发生油流静电放电；

(2)潜油泵故障引起油高温过热分解；

(3)变压器器身及冷却器油管路上进行过焊接作业，高温使油发生分解；

(4)有载调压开关灭弧室含乙炔含量高的油向本体油箱渗漏；

(5)油与绝缘物中有空气泡；

(6)油中含有微量悬浮微粒。

瀑布沟主变采用三相强迫油循坏水冷方式，冷却器转速1 450 r/min，厂家合理设置绕组上下底板上的油口及其形状和绕组中导流板的位置、数量，控制油流速不大于0.3 m/s,避免了油流带电，所以排除原因(1)；查阅变压器1年内检修、维护记录，潜油泵未发生过故障，同时没有进行过主变器身及冷却器油管路上进行过焊接作业，所以排除原因(2)、(3)；瀑布沟变压器绕组调整方式为无载调压，变压器从2009年安装投运至今，没有操作过无载调节开关，所以排除原因(4)；查看检修记录，在14年11月检修年度曾对主变滤油脱气，2015年12月检测到主变内含有微量乙炔，期间主变总烃含量30 μL/L左右波动，含气量低于国标要求的≤3%，所以排除了油中含气量过高，析出气泡，电解放电的可能性，排除原因(5)；2015年12月发现主变含有微量乙炔之前，变压器经过了汛期大发电时期，期间主变运行负荷较高，由于变压器在制造时，绝缘材料可能存在部分差异，长期高温的变压器油会使绝缘材料发生裂解，产生一些悬浮微粒，存在局部微放电的可能性，因此认为原因(6)可能性最大。

绝缘材料氧化裂解产生的微粒，当受电场力的作用向高场强区运动时，其过程中能传导及感应一定量的电荷，此时微粒表面的场强大于外施场强，发生局部微放电，产生微量乙炔。在高电场磁场的作用下的微粒聚到一定量时会发生局部微放电，而这些微粒能量相对较低，无法形成持续性放电，只能发生局部间歇性放电。放电后的微粒随变压器油进行循环，有些微粒在油流相对缓慢的管路或器身底部沉积下来，所以只发生了一次微放电，经多次油色谱分析数据也可以看出，变压器油中三相乙炔含量都在0.1 μL/L左右波动，说明变压器内部没有再次发生放电，变压器内部无故障，印证了变压器内部发现微量乙炔是由于微粒微放电的结论。

4 结 语

乙炔是变压器放电的故障气体，运行变压器中一经发现，必须高度重视，积极跟踪，注意乙炔含量趋势，关注相对产气速率、绝对产气速率与乙炔含量注意值，综合设备运行、检修、维护及实验数据进行判断，才能准确找出出现乙炔原因。变压器运行稳定可靠，需要在运行过程中控制好油温；检修滤油时，重视注油，抽真空工艺；日常维护时，确保油管路密封性良好，只有日常基础工作扎实可靠，才能保证变压器运行在良好工况。

[1] 操敦奎.变压器油色谱分析与故障判断[M].北京：中国电力出版社，2010：83-87.

[2] 中华人民共和国电力工业部.电力设备预防性试验规程[Z].1996-09-25.

[3] 应高亮,徐康健.非故障变压器油中出现乙炔原因[J].电工技术，2011.

[4] 国家能源局.变压器油中溶解气体分析和判断导则[Z].2014-10-14.

徐基航(1989-) ，男，四川简阳人，电气工程及其自动化学士学位，现从事水电站运行维护检修工作.

(责任编辑：卓政昌)

2016-10-25

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1001-2184(2016)06-0124-02