淺析變壓器在線色譜分析系統(tǒng)

邢盛

摘 要：我國(guó)是電力大國(guó)，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定對(duì)社會(huì)發(fā)展、企業(yè)生產(chǎn)、人民生活起著至關(guān)重要的作用。要保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行提出了更高的要求，變壓器作為電網(wǎng)中的承上啟下的重要組成部分，其安全性尤為重要。目前電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入“智能化、自動(dòng)化”時(shí)代，就需要對(duì)運(yùn)行設(shè)備提供24小時(shí)的安全保障。本文對(duì)變壓器的日常巡檢、故障診斷、故障處理進(jìn)行探討，對(duì)運(yùn)用色譜在線分析系統(tǒng)輔助變壓器的安全性、可靠性運(yùn)行提出想法，為電力系統(tǒng)的安穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變壓器；變壓器故障；變壓器保護(hù)；電力變壓器油；在線色譜分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.134

1 變壓器的分類

電力變壓器按冷卻方式主要分為兩種，油浸式和干式。生產(chǎn)企業(yè)的配電線路中多采用油浸式變壓器，洛陽(yáng)分公司電力系統(tǒng)中共有高低壓變壓器共252臺(tái)，其中油浸變壓器210臺(tái)，占變壓器總數(shù)的83%。

2 變壓器的安全運(yùn)行

變壓器的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，對(duì)于配電線路的運(yùn)行起著重要的意義，由于洛陽(yáng)石化是連續(xù)生產(chǎn)型企業(yè)，電力供應(yīng)的保障尤為重要。下面對(duì)電力變壓器的常見故障及保護(hù)方式進(jìn)行介紹。

（1）變壓器的常見故障。1）響聲異常。響聲異常主要包括：變壓器聲音大且吵雜、水沸騰的聲音和放電的聲音等聲響，根據(jù)不同聲音可以初步推斷其故障位置，比如鐵芯故障、繞組故障和套管故障等。2）溫度異常。在變壓器的負(fù)荷、散熱條件及環(huán)境溫度未見異常升高的情況下，變壓器出現(xiàn)溫度異常可能是以下原因造成的：超負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、無(wú)法得到良好的散熱和鐵芯內(nèi)部發(fā)生短路或著渦流導(dǎo)致等。3）放電。放電故障主要有火花放電、局部放電和高能量放電三種。火花放電是因?yàn)樽儔浩饔椭写嬖陔s質(zhì)；局部放電情況就比較復(fù)雜；高能量放電經(jīng)常出現(xiàn)在繞組匝間的絕緣被層被擊穿時(shí)。4）短路。變壓器短路的情況比較常見，通常是由于變壓器負(fù)荷增大時(shí)伴隨的溫度升高，及絕緣材料老化產(chǎn)生的絕緣降低，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部引線或繞組間的對(duì)地短路等。

（2）變壓器的保護(hù)方式。目前變壓器所采取的保護(hù)方式主要為瓦斯保護(hù)、速斷保護(hù)和過(guò)載保護(hù)等。1）瓦斯保護(hù)分為輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)主要?jiǎng)幼鳛樾盘?hào)，重瓦斯保護(hù)主要?jiǎng)幼鳛閿嗦菲魈l。2）速斷保護(hù)的保護(hù)范圍有三種，即電流速斷、電壓速斷和差動(dòng)速斷，這三種保護(hù)在變壓器負(fù)載的電壓、電流出現(xiàn)故障時(shí)提供必要的保護(hù)。3）過(guò)載保護(hù)是對(duì)變壓器上的某一項(xiàng)電流進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電流達(dá)到或超過(guò)整定值時(shí)發(fā)生動(dòng)作或信號(hào)，對(duì)變壓器予以保護(hù)。

變壓器產(chǎn)生的故障大都是由一個(gè)或多個(gè)小的隱患造成的，目前對(duì)于變壓器內(nèi)部的隱患判斷并不是很準(zhǔn)確，內(nèi)部一旦產(chǎn)生故障，變壓器油會(huì)首先產(chǎn)生變化，此時(shí)變壓器的保護(hù)并不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作或報(bào)警，而在線色譜分析系統(tǒng)可以有效的根據(jù)變壓器的變化，實(shí)時(shí)檢測(cè)并可以快速的對(duì)變壓器進(jìn)行故障隱患判斷，有效的提高變壓器運(yùn)行的可靠性。

3 在線色譜分析系統(tǒng)

變壓器油是從石油中分離的，主要包含礦物絕緣油和固體有機(jī)絕緣物質(zhì)。在變壓器的正常使用過(guò)程中，變壓器油主要起到散熱與絕緣的作用。變壓器油內(nèi)的絕緣物質(zhì)會(huì)逐漸變質(zhì)及老化，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)出現(xiàn)絕緣降低，散熱性變差的問(wèn)題，同時(shí)伴有甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、氫氣、一氧化碳和二氧化碳等少量氣體排出。若變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障隱患，這些氣體的釋放量便會(huì)迅猛增長(zhǎng)。色譜分析目前是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的色譜分析儀來(lái)分析，在線色譜分析是通過(guò)對(duì)油中的溶解氣體進(jìn)行分析和研究，并根據(jù)其中的成分和含量加以判斷故障問(wèn)題及嚴(yán)重性。在線色譜分析系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集、輸送、分析和控制裝置對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

（1）氣體采集與傳輸。當(dāng)變壓器內(nèi)部的某一點(diǎn)發(fā)生故障隱患時(shí)， 就會(huì)產(chǎn)生高濃度的混合油氣向外擴(kuò)散，在油氣擴(kuò)散區(qū)域設(shè)置油氣采集系統(tǒng)及脫離裝置，將油液脫去，將氣體送至氣體分析裝置。針對(duì)不同性質(zhì)的氣體產(chǎn)生的時(shí)間與容量，氣體采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸給分析裝置并予以檢測(cè)。在傳輸過(guò)程中，將采集氣體的濃度與時(shí)間轉(zhuǎn)換為4-20mA或0-20mA的電信號(hào)傳輸，信號(hào)的大小與氣體成分及濃度相對(duì)應(yīng)。

采集模塊將電信號(hào)傳至分析裝置進(jìn)行色譜分析。分析裝置主要由傳感器、檢測(cè)電路與色譜分析軟件組成，對(duì)工作環(huán)境有恒溫、恒壓等要求。溫度的精確控制可以保證氣體組分濃度測(cè)量的準(zhǔn)確性。色譜軟件包含色譜峰檢測(cè)、峰面積的計(jì)算和時(shí)間測(cè)定等功能，并將分析檢測(cè)后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相關(guān)的電信號(hào)傳輸至控制模塊。

（2）控制模塊。使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣來(lái)準(zhǔn)確標(biāo)定出高低濃度區(qū)間及圖譜后，設(shè)定程序。控制模塊根據(jù)設(shè)定的控制程序來(lái)判斷是否需要?jiǎng)幼骷皥?bào)警。比如，若出現(xiàn)放電故障時(shí)，變壓器油中就會(huì)含有氫氣，且占比高達(dá)90%；若在高溫故障時(shí)則會(huì)釋放甲烷和乙烯，在總烴類的含量所占比重高達(dá)80%；若出現(xiàn)局部的放電情況，主要釋放氣體是氫氣，次之是甲烷氣體，就通常而言，氫氣在氫與烴類的占比中高達(dá)90%，甲烷和烴類之比高達(dá)90%。因此，根據(jù)變壓器運(yùn)行時(shí)所釋放的不同氣體特征，對(duì)故障類型進(jìn)行具體判斷，就可以分析變壓器的故障點(diǎn)及嚴(yán)重程度，表1中列出了故障時(shí)氣體產(chǎn)生的成分及其故障判斷。

4 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)模式下，變壓器的安全運(yùn)行由其自身所配備的保護(hù)承擔(dān)，當(dāng)其內(nèi)部發(fā)生隱患或故障時(shí)，須由工作人員對(duì)其檢查初步判斷，再根據(jù)需要采取進(jìn)一步分析措施，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析結(jié)果來(lái)確定故障部位及故障原因。這樣的模式及時(shí)性差，不能快速診斷出其內(nèi)部故障。而在線色譜分析系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的分析故障，并能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)檢測(cè)，在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，為變壓器的安全運(yùn)行提供有效保障。

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