油色譜分析技術在變壓器故障診斷中的應用

朱琳

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，對于變壓器的運行質量、效率、經濟，提出了更多的標準；以往的檢測手段，并不能很好地發現其變壓器內部隱藏的故障，造成企業的經濟損失；但是油中溶解氣體色譜分析法的應用，僅能夠針對于變壓器的異常情況，進行及時的發現；同時也能判斷出故障的類型，產生的原因；有效地促進了我國生產水平的提升；對此本文就油色譜分析技術在變壓器故障診斷中應用，結合其技術分析原理進行分析，希望對于我國科學技術的發展，有著積極的促進意義。

關鍵詞：變壓器；氣相色譜分析；故障診斷

中圖分類號： TM4 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-150-2

0 引言

變壓器油色譜分析儀，是目前常用于檢測充油電力設備的放電、過熱現象的儀器，是保證電網安全運行的有效手段，主要作用是變壓器的安全維護。但是分析過程復雜且煩瑣，要想更好地保證分析的結果，就要在提升實驗人員操作知識、實驗技能、專業水平的同時，完全按照《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》進行操作，從而更好的達到應用的目的。

1 油色譜分析方法的應用

對于變壓器的絕緣測試，需要在變壓器停止運行，停電條件下進行檢測。其實變壓器處于停電狀態，很多的內部潛藏故障，是很難被發現的；對此給變壓器的使用壽命，造成一定的影響，同時也增加了安全隱患。色譜分析技術的應用，能夠針對不停電的變壓器，對其內部故障進行有效的預測、檢測；工作機理，從變壓器中，提取適當的油樣，通過分析就能得到故障檢測結果，明確其內部故障是否存在，以及嚴重程度。經過一系列的研究證明，色譜分析技術的應用，對于變壓器內部故障的檢測率，能夠達到100%。說明該技術，對于隱藏故障的靈敏性、有效性，還是非常高的。

2 變壓器故障分析

2.1 故障條件下產氣種類

當變壓器處于正常操作狀態下，且當油中氣體含量，與空氣溶解平衡后，此時變壓器油中含氣成分，包括30%含量的氧氣、70%左右的氮氣、0.3%左右的二氧化碳，以及少量的烴氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳氣體。

同時在電、熱故障點溫度增加的情況下，特征氣體會按照一定鍵能順序產生，以上幾種氣體的排序，就是產氣順序。

2.2 故障類型

變壓器內部故障，主要體現為熱故障、電故障兩種故障類型。其中熱故障，主要產生以烴類氣體，故障類型包括150℃、300℃以下的低溫過熱；300℃到700℃之間的中溫過熱，以及700℃以上的高溫過熱故障。其中沒有超過150℃的低溫過熱，表現為超負荷導致的絕緣導線溫度升高；而超過150℃以上熱故障，表現為開關觸頭、鐵芯接地、鐵芯短路、電導體過流、電導體焊接、漏磁集中、冷卻油道堵塞部位等故障。

而電故障，主要產生氫氣、甲烷和乙炔氣體；故障指變壓器的放電行為，包括電弧放電、火花放電、局部放電。其中電弧放電故障，多會突然發生劇烈的放電現象，使其繼電器出現跳閘動作。其中火花放電故障，時常發生在導線連接不良位置，表現為間歇性頻繁放電，使其氣體繼電器，發生產氣報警動作。而局部放電故障，放電形式外部表現不明顯，且長時間的低能量放電。當變壓器的絕緣材料，出現老化現象時，主要產生一氧化碳、二氧化碳氣體；當其內部受潮時，會產生氫氣。

3 分析用實驗數據概述

油色譜分析用的實驗數據，包括特征氣體的含量注意值、產氣速率。變壓器及電抗器設備的氣體組分，包括氫氣、乙炔、總炔，投運前的特征氣體含量注意值分別為30、0、20；在220kV條件下運行的含量注意值分別為150、5、150；在330kV條件下運行的含量注意值分別為150、1、150。套管設備的氣體組分，包括氫氣、乙炔、總炔、甲烷；投運前的特征氣體含量注意值分別為150、0、150，甲烷不考核；在220kV以下條件下運行的含量注意值分別為500、2、100，總炔氣體不考核；在330kV以及上條件下運行的含量注意值分別為500、1、100，總炔氣體不考核。

特征氣體產氣速率，也包括絕對產氣速率，以及相對產氣速率；其中絕對產氣速率，按照指定方式進行計算，即兩次取樣的氣體含量的差值，與兩次取樣的時間間隔的比值；乘上設備的總油量比上油密度的值。而相對產氣速率計算方式為，兩次取樣的氣體含量差值比上單次的取樣氣體含量，乘上一與兩次取樣的時間間隔的比值，在乘上百分比。

4 變壓器故障評估

4.1 故障判斷

對于變壓器故障性質的判斷，可以根據氣體組分，展開一系列的評估。即當變壓器內部受潮時會產生氫氣；低能量、密度條件下的放電，會產生氫氣、甲烷；電弧、火花放電，會產生以乙烷為主的總炔類氣體；當故障中伴有絕緣介質，就會產生一氧化碳、二氧化碳；當絕緣出現老化，或是變壓器內部的油出現氧化時就會產生一氧化碳、二氧化碳；但這不是絕對的，還是要進行故障程度的分析。

4.2 故障程度的分析

要想對于其故障程度進行分析，完全可以根據數據信息，即特征氣體的組分含量，進行有效的判斷。嚴重故障，是指特征氣體，超過5倍注意值；故障發展的趨勢，可以根據氣體產氣速率、含量進行分析。根據絕對產氣速率，與注意值的大小比較，明確地掌握其發展形式，并合理地制定、調節檢測周期，并實時進行觀察。同時嚴重故障的判斷，可以對其總烴的相對產氣速率進行分析，得出結論。

4.3 故障類型判斷

綜上所述，明確了故障類型，故障發生的行為，設備動作，以此為基礎，就能判斷故障類型了；將其故障類型的判斷方法，總結為兩種，即雙比值法、三比值法。

4.3.1 雙比值法判定

通過雙比值法，①能夠判定過熱性故障，方法可以采取乙烷、乙烯的比值判斷，可以根據溫度產氣組分等方法進行判定；②對于放電故障、放電過熱故障的判定，可以根據其故障產氣組分比值，即乙烷、乙炔的比值進行判斷；當比值超過3時，表示低能量放電，帶有過熱的故障；當比值沒有超過3時，表明高能量放電，且帶有過熱的作用故障。③絕緣老化、絕緣故障的判定，可以根據二氧化碳與一氧化碳的比值進行判定，當比值超過7時，表明絕緣老化故障；當比值小于3時，表明屬于故障范圍；當比值在兩者數據之間，表明絕緣正常。

4.3.2 三比值法判定

通過乙炔與乙烯、甲烷與氫氣、乙烯與乙炔的比值，判斷其故障的出現。

采用三比值法，進行故障類型判斷時，需要氣體含量、產氣速率，達到注意值時，才能使用該種方法進行故障的判斷。

5 總結

綜上所述，通過對于油色譜分析技術在變壓器故障診斷中應用的分析，發現該種故障分析的方法，不僅高效且檢測時間短；但是操作人員一定要注意細節問題，注重其檢測樣的進樣量，定性、定量重復性偏差的控制等，使其高精度、數據快速處理等的儀器功能得以正常發揮。

參 考 文 獻

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