通過氣相色譜分析變壓器的潛伏性故障

曹瑞光

摘要：利用氣相色譜法預測變壓器的潛伏性故障是通過定性、定量分析溶于變壓器油中的氣體來實現的。由于故障氣體的組成和含量與故障的類型和故障的嚴重性有密切關系，所以定期分析溶解于變壓器油中的氣體就能及早發現變壓器內部存在的潛伏性故障，并隨時掌握故障的發展程度。通過一些成熟的分析方法，就能夠充分掌握變壓器的運行狀態，提早發現變壓器內部故障并給與準確的故障診斷，防止重大事故的發生。

關鍵詞：變壓器 氣相色譜 故障診斷 油中溶解氣體 IEC三比值法

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0125-02

近年來，隨著我國電力建設的飛速發展，電力設備投入的日漸增多，電力設備如變壓器的設備故障也日漸增多，由于現有的預防性試驗方法在一般情況下，尚不能在帶電時有效地發現變壓器內部的潛伏性故障，所以目前電力系統廣泛采用氣相色譜法來查找變壓器絕緣缺陷。本文就是全面的論述了利用色譜技術分析變壓器內部故障的方法，并且通過結合案例進一步檢驗和論證了色譜分析的對變壓器內部故障診斷的有效性。

1 變壓器內析出氣體的特征

導致變壓器內部析出氣體的主要原因為局部過熱、局部電暈放電和電弧，這些現象都會引起變壓器油和固體絕緣的裂解，從而產生氣體。表1列出了各種故障下放出的主要氣體成分。

2 變壓器油中溶解氣體的注意值

表1雖然介紹了各種故障下油和絕緣材料放出的主要氣體成分，但是這對判斷事故性質仍然是不充分的，因為缺乏比較標準，即油中溶解氣體的注意值。我國《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（以下簡稱《導則》）中規定變壓器油中氫和烴類氣體的注意值，一般不應大于表2中所列的數值。

3 通過氣體量判斷變壓器內部故障

3.1將色譜分析結果的幾項主要指標（總烴、乙炔、氫）與正常值作比較

運行中變壓器內部氫與烴類氣體含量超過表2中任何一項數值時，都應引起注意。根據歷次測試記錄或重復取樣試驗的結果，考察其產氣率，從而對其內部是否存在故障或故障的嚴重性及其發展趨勢作出估計。

3.2對CO和CO2的指標進行判斷

CO和CO2是纖維絕緣材料分解產生的特征氣體，當故障涉及到固體絕緣時會引起含量明顯的增長。但這兩個指標分散性很大很難劃出嚴格界限，因此《導則》只對開放式變壓器作了規定。

3.3用特征氣體法和三比值法判斷故障性質

若氣體分析結果超出表2所列數值時，則表明設備處于非正常狀態下運行，但這種方法只能是粗略地判斷變壓器等設備內部可能有早期的故障存在，而不能確定故障的性質和狀態，確定故障的性質和狀態的方法如下。

3.3.1特征氣體判斷法

特征氣體可反映故障點引起的周圍油、紙絕緣的熱分解本質。如表3所示。

3.3.2IEC三比值判斷法

僅采用特征氣體法結合可燃性氣體含量法雖然可作出對故障性質的判斷，但是要對故障性質作進一步的探討，預估故障源的溫度范圍等，還必須找出故障產氣組分的相對比值與故障點溫度或電應力的依賴關系及其變化規律，目前常用的是IEC三比值法（如表4）。

4 典型應用

某發電廠2號主變壓器型號為SFP10-400000/500；額定電壓：550-2×2.5%/24kV；額定電流：419.9/9622.5A；聯接組標號：YNd11；戶外型、油浸式、三相一體；冷卻方式為強油導向風冷；制造廠為西安變壓器廠，投運日期：2002年9月。

2006年4月初，在變壓器油色譜檢測分析中發現了乙炔氣體，其它烴類氣體、總烴、一氧化碳、二氧化碳均相對穩定。乙炔的出現引起了注意，并加強了該變壓器運行中的檢測跟蹤，經過多次濾油處理后隨著設備的運行乙炔氣體繼續出現，見表5。

根據油色譜分析技術，乙炔出現及其含量是油色譜的一項重要的技術指標，是該變壓器內部存在高溫過熱或放電性故障的早期征兆。針對油色譜分析異常情況，2007年6月進行電氣預試：低壓側線間直阻不平衡度由出廠時的0.58％變為0.98％；2008年3月24日進行電氣預試，低壓側線間直阻不平衡度增長為2.16%。2008年11月開始，上述烴類氣體開始快速增長，總烴含量很快就接近規定的注意值150uL/L，產氣速率明顯增高，由此肯定故障開始加劇，應及時實施變壓器吊罩檢修措施。2009年變壓器吊罩后，檢查發現A相線圈尾端低壓2分支引線其中一股引線線鼻內線匝壓接處過熱熔斷，驗證了上述的分析結果。

此次故障中油色譜分析技術提供了準確的信息。

5 結語

通過以上分析變壓器內部故障分析處理的案例來看，運用油色譜檢測和分析技術，能夠充分掌握變壓器的運行狀態，提早發現變壓器內部故障并給與準確的故障診斷，防止重大事故的發生。

變壓器運行中如果發現油色譜分析數據異常，應在排除外部因素的情況下，積極運用色譜分析技術進行診斷；當特征氣體增長迅速或含量達到規定值時，說明故障發展迅速，必須立即停止運行查找故障部位，避免延誤最佳處理機會，造成故障擴大。

參考文獻

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