变压器油色谱分析报告

运行中变压器油色谱分析

异常与解决对策

王海军

（河北大唐国际王滩发电有限责任公司）

摘要：对运行变压器油中氢气含量超标出现的原因进行了详细分析，并提出了氢气含量超标的滤油工艺及防止二次

污染的源头控制、过程控制及关键点控制。

关键词：变压器油；色谱分析；热油循环；二次污染

1 前言

运行中的变压器油气相色谱分析，以检测变压器油中气体的组成和含量，是早期发现变压器内部故障征兆和掌握故障发展情况的一种科学方法。特征气体的出现与变压器运行中的实际状况及在处理中的工艺有关，处理工艺粗糙可能造成变压器油的二次污染。

本文根据实际运行变压器中出现氢气含量超标的具体情况，分析了产生气体的原因并提出了变压器热油循环的处理工艺，防止变压器油二次污染的要点。

2 变压器油中氢气含量超标、二次污染实例

我公司#1高压厂用公用变压器（以下简称#1高公变）于2005年10月1日并网运行，在运行中，根据预防性试验规程对各变压器进行了油色谱跟踪分析，发现#1高公变的氢气值出现过含量超过注意值： H2≤150μL/ L ，具体测量数值见表一：

对#1高公变进行热油循环后的色谱分析中，虽然氢气含量达到标准但在油中又检测到痕量乙炔，见表二

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再次热油循环后氢气、乙炔均在标准之内。

3 #1高公变油中氢气超标及二次污染原因分析

当变压器油中氢气含量超过注意时，人们根据多年的运行经验及文献[1]中指出：

（1）当变压器出现局部过热时，随着温度的升高，氢气（H2）和总烃气体明显增加，但乙炔（C2H2）含量极少。

（2）变压器内部出现放电故障也会出现氢气（H2）。局部放电（能量密度一般很低），产生的特征气体主要是氢气氢气（H2），其次是甲烷（CH4）,并有少量乙炔（C2H2），但总烃值并不高；火花放电（是一种间歇性放电，其能量密度一般比局部放电高些，属低能量放电）时，乙炔（C2H2）明显增加，气体主要成分时氢气（H2）、乙炔（C2H2）；电弧放电（高能放电）时，氢气（H2）大量产生，乙炔（C2H2）亦显著增多，其次是大量的乙烯、甲烷和乙烷。

对于文献[1]中的阐述具有很强的理论性，变压器油是由烷烃、环烷烃和芳香烃等组成[3]的结构复杂的液态烃类混合物。当变压器内发生放电现象，油中的烷烃、环烷烃和芳香烃等烃类混合物发生分解，不同能量的放电产生的特征气体并伴有其他气体产生，根据产生的特征气体可以判断变压器内部发生的具体故障。

三比值法[1]是利用气象色谱分析结果中五种特征气体的三个比值（C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6）来判断变压器内部故障性质。根据三比值法的编码规则，三比值法计算结果见表三

从表中特征值0、1、0判定氢气超标的原因为高湿度引起孔穴中的放电，而引起高湿度的原因在变压器生产过程中绝缘材料干燥彻底的情况下只有变压器运行中水分的进入。

所以根据我厂#1高公变在安装、运行过程中的具体情况对变压器油中氢气含量超标、乙炔二次污染分析如下：

（1）#1高公变在电建安装过程中曾出现过气体继电器伸缩节法栏处渗油情况，于2005年10月10日更换新伸缩节后，渗油情况解决。在气体继电器伸缩节渗油期间水分、空气从渗油处进入变压器内，导致高公变在运行过程中油中氢气含量超出注意值。2006年2月5日对高公变进行热油循环48小时后，再检测氢气含量为9.99μL/ L，氢气含量超标问题解决。

（2）而乙炔的产生是由于使用的滤油机在滤油之前未对滤油机内部用合格变压器油进行冲洗，而且之前滤油机滤过其他油质。带内部残油进行滤油后的色谱分析里又出现3.23μL/ L的乙炔。重新滤油后再次做色谱分析，油内氢气、乙炔含量合格：氢气4.57μL/ L，乙炔0.00μL/ L。

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4 热油循环措施及防止二次污染的简单办法

当变压器油色谱分析中发现油中含有大量特征气体，查明特征气体产生的原因时，采取有效的办法将受污染的变压器油过滤、循环使之成为合格的变压器油是刻不容缓的事情。对于小容量的变压器采取热油循环的方法进行滤油是简单而有效的一种方法，下面简单介绍热油循环方法及过程中的注意事项。 4.1 热油循环方法

变压器进行热油循环，循环时间不得小于24小时。关闭冷却器与本体之间的阀门，打开油箱与储油柜之间的蝶阀。将油从油箱下部抽出，经真空滤油机加热到约60°C左右（根据真空滤油机的允许工作温度而定），再从油箱的上部回到油箱。每4小时打开一组冷却器运行10分钟，这样周而复始地进行，在循环48小时以后，测定油中含水、含气量应满足要求：含水量≤10ppm，总烃≤150µL/L,C2H2≤5µL/L，H2≤150µL/L[2]。热油循环结束后，变压器处于静放阶段，变压器静置24小时以上进行电气强度试验，电气强度≥60kV/2.5mm。

补油时，松开气体继电器处封板，关闭注油阀，拆下进油管。再在储油柜进油管上接上油管，关闭储油柜集气室的排气、排油阀门，打开储油柜顶上的放气塞，用真空滤油机打油，向升高座和储油柜等处补油。在向储油柜补油时,要不断用非金属圆头棒从放气塞孔插入轻轻的拨动。以防止气塞胶囊被阻挡。避免出现假油位现象。当储油柜内的油从放气孔溢出时，应立即停止注油，关闭注油管路阀门，静置10分钟，旋上放气塞。打开集气室的排气阀门和升高座等处的所有放气塞,，排出集气室和升高座等内的气体，随后关闭排气管路阀门。打开排油管路阀门，将储油柜内的变压器油放到干净的容器内。使油表指示的油面与当时实测油温下所要求的油位面相符。 4.2 注意事项

4.2.1 在滤油时，要用专用的变压器油真空滤油机，防止和其他油质混合，切断变压器油二次污染的源头；

4.2.2 在滤油前，确定滤油机内是否有上次滤油时遗留的残油，如果有残油，必须用合格的变压器油对其进行冲洗，将残油彻底排出滤油机外，这是防止变压器油二次污染的关键；

4.2.3 在滤油过程中，检查滤油机的管路、阀门及滤油机与变压器进、出油阀门接口是否漏油，防止空气、水分进入变压器油中，进行滤油中的过程控制；

4.2.4 在滤油过程中注入的油温宜高于器身温度，注油速度不宜大于100L/min。注意监视滤油机出口温度，出口温度不应低于50℃，经过循环后的油应达到下列标准：含水量≤10ppm，总烃≤150µL/L,C2H2≤5µL/L，H2≤150µL/L，电气强度≥60kV/2.5mm，介损≤0.5％（90℃），进行热油循环中的关键点控制。

通过上述的源头控制、过程控制及关键点控制既保证了热油循环后得到合格的变压器油又可以防止变压器油在热油循环中受到二次污染，是值得向大家推荐的变压器油控制方法。

5 结论

变压器油的气相色谱分析为大家提供了早期发现变压器内部故障征兆和掌握故障发展情况的一种科学方法，当色谱分析中发现特征气体含量超过注意值时，在应用判断故障性质的三比值法[1] 的同时还要根据变压器运行中出现过的可能原因进行分析，防止结论严重化。

本文根据色谱分析的科学方法结合实际变压器运行情况找出了#1高公变氢气含量超标的原因，提出了热油循环的解决方法，并提出了热油循环中防止变压器油二次污染的源头控制、过程控制及

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关键点控制。

6 结束语

电力变压器油中特征气体的出现是多年变压器运行中的一个普遍存在的问题。本文所述观点难免有局限性，希望各专业人士从实际情况出发，理论结合实际，切实解决好变压器油中特征气体及二次污染问题。

参考文献：

[1] 600MW火力发电机组培训教材－电气设备及其系统。中国电力出版社，2002 [2] 电力设备交接和预防性试验规程。 中国大唐集团公司，2005

[3] 电力用油实用技术[M]。中国水利电力出版社，1998 67