張旭山,常新海
(酒鋼(集團(tuán))宏晟電熱公司,甘肅嘉峪關(guān) 735100)
2015年8月18日,某電廠#1啟備變?cè)诰€色譜分析儀氫含量超過報(bào)警值達(dá)到580.23 μL/L,其它氣體色譜含量無(wú)較大幅度變化,取樣送檢實(shí)驗(yàn)室做全色譜分析,結(jié)果與在線色譜儀數(shù)據(jù)一致,說(shuō)明變壓器油中實(shí)際氫含量真實(shí)升高。使用真空濾油機(jī)濾油后氫含量降低至4.57 μL/L,變壓器投入運(yùn)行后,氫含量又逐漸升高,兩個(gè)月后又達(dá)到報(bào)警值,數(shù)據(jù)見表1。
而相同容量、相同生產(chǎn)廠家,相繼投入運(yùn)行的另一臺(tái)#2 啟備變?cè)诰€色譜分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定,無(wú)較大變化。
2015 年8 月18 日,第一次氫含量超標(biāo),使用真空濾油機(jī)進(jìn)行濾油,濾油后色譜分析各氣體含量均達(dá)到最小含量值。變壓器恢復(fù)運(yùn)行后氫含量逐漸緩慢升高,每天都有一定量的增長(zhǎng)。
2017年4月,第二次氫含量超標(biāo)后,處理使用同型號(hào)真空濾油機(jī)進(jìn)行濾油,并對(duì)油溫加熱進(jìn)行嚴(yán)格控制。
2018年5月,第三次氫含量超標(biāo)后,處理使用同型號(hào)真空濾油機(jī)進(jìn)行濾油,對(duì)變壓器出油管道改變了位置,增加了備用油箱,將變壓器底部排污堵絲拆除,更換為帶閥門的排污接引管,利用變壓器底部排污接引管將變壓器油從最底部放至備用油箱,再對(duì)備用油箱中的變壓器油進(jìn)行真空濾油,然后將備用油箱的油返回變壓器。
2018年5月,氫含量未超標(biāo),為鞏固第三濾油成果,安排了第四次濾油,徹底根治氫含量逐漸上升問題,除使用第三次濾油方法外,另外將變壓器底部排污接口管道的另一側(cè)使用千斤頂頂升一定高度,有利于將變壓器底部含水的油順利排出至備用油箱。
常用的變壓器油主要是指變壓器類設(shè)備用的礦物絕緣油,它的作用是冷卻、絕緣。礦物絕緣油是一種天然碳?xì)浠锏幕旌衔铮墒灮秃铜h(huán)烷基原油提煉而來(lái),主要包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香香烴等烴類組分。變壓器運(yùn)行過程中,由于過熱或故障,變壓器油會(huì)產(chǎn)生多種氣體,變壓器中的絕緣材料也會(huì)釋放出一些氣體,通過對(duì)變壓器油中溶解氣體的定性、定量分析,可分析變壓器存在的潛伏性故障。見表1~5。
表1 1#啟備變?cè)诰€色譜分析數(shù)據(jù) 單位:μL/L
(1)本案只有氫氣含量超標(biāo),其他氣體含量正常,對(duì)照表2所列故障產(chǎn)氣特征分析:本案與局部放電故障產(chǎn)氣特征接近。分析如下。
表2 變壓器故障類型與產(chǎn)氣特征對(duì)應(yīng)表[1]
(a)電弧放電,主要產(chǎn)生的是乙炔和氫氣;其次產(chǎn)生的是甲烷、乙烯和乙烷,本案只有氫氣產(chǎn)生,與電弧放電故障產(chǎn)氣特征不符。
(b)火花放電,主要產(chǎn)生氣體為乙炔、氫氣。本案只有氫氣產(chǎn)生,沒有乙炔產(chǎn)生,與火花放電故障產(chǎn)氣特征不符。
(c)局部放電主要產(chǎn)生的是氫氣,占?xì)錈N總量的90%以上;總烴的含量不高,除氫氣外,其次是甲烷,占總烴的90%以上。本案只有氫氣產(chǎn)生,其他氣體含量較少,與局部放電故障產(chǎn)氣特征接近。
(d)低溫過熱,總烴的主要成分為甲烷和乙烷;本案特征氣體中沒甲烷和乙烷;所以排除低溫過熱故障。
(e)中溫過熱故障中,氫氣、總烴超標(biāo)。變壓器絕緣油總烴中乙烯、乙烷、甲烷和氫氣均會(huì)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。本案只有氫氣超標(biāo),乙烯、乙烷、甲烷未出現(xiàn)明顯增長(zhǎng),與中溫過熱故障產(chǎn)氣特征不符。
(f)發(fā)生高溫過熱故障時(shí),變壓器油中溶解的總烴、乙炔、乙烷、甲烷、氫氣等氣體成分濃度不斷增加,本案只有氫氣超標(biāo)與高溫過熱故障產(chǎn)氣特征也不符。
(2)定量分析本案符合表3局部放電對(duì)應(yīng)關(guān)系
表3 特征氣體與變壓器故障對(duì)應(yīng)關(guān)系[1]
對(duì)照表3 局部放電總烴不高,氫氣>100 μL/L,但甲烷占總烴的主要成分,本案氫氣580.23 μL/L,總烴29.79 μL/L,甲烷27.90 μL/L。
(3)使用三比值法進(jìn)一步準(zhǔn)確驗(yàn)證變壓器內(nèi)部存在局部放電
對(duì)照表4,編碼規(guī)則計(jì)算出三比值法編碼為010,對(duì)照表5,編碼010 對(duì)應(yīng)“局部放電”(乙炔/乙烯=0/0=0;甲烷/氫氣=27.90/580.23=0.048<0.1;乙烯/乙烷=0/1.88=0)
表4 改良三比值法的編碼規(guī)則[1-3]
表5 改良三比值法的故障類型判斷方法[1-3]
綜合分析,造成氫氣含量超標(biāo)的原因是變壓器內(nèi)部存在局部放電;而高濕度、高含氣量能引起油中低能量密度的局部放電[3]。
處理過程也驗(yàn)證了變壓器油中含水份(主要集中在變壓器底部),是變壓器造成局部放電的原因所在。
綜上分析,變壓器油氫色譜超標(biāo)主要原因是變壓器油中含的水使得變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局部放電;局部放電又造成氫氣含量超標(biāo)。變壓器油中氫氣含量超標(biāo)只是表面現(xiàn)象,實(shí)質(zhì)原因是變壓器油中含水,濾油只濾油中的氫,油中的水分濾不出,治標(biāo)不治本;處理的關(guān)鍵是將變壓器底部變壓器油的含水份濾出,正確有效的濾油方法是將變壓器底部的變壓器油排除至備用油箱,進(jìn)行有針對(duì)性的濾油。
變壓器是火電廠重要電氣設(shè)備,做好日常定期油脂是監(jiān)督工作,對(duì)于電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行很重要,另一方面,投產(chǎn)前的變壓器安裝過程以及變壓器大修過程也應(yīng)認(rèn)真做好油脂監(jiān)督工作,進(jìn)而保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。