淺談變壓器油色譜分析及故障診斷

常英杰

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國的電力工程的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。變壓器是變電站（電廠）正常運(yùn)行的重要設(shè)備，對(duì)變電站（電廠）運(yùn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要影響。因此，對(duì)電廠變壓器進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)是變電站（電廠）的關(guān)鍵任務(wù)之一。在變電站（電廠）的日常運(yùn)行工作中，變電站（電廠）變壓器的檢修工作難度較大，結(jié)合變壓器油色譜圖的變化，對(duì)變壓器的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，很大程度上簡化了變壓器的檢修難度，提升了變電站（電廠）運(yùn)行的安全穩(wěn)定性?；诖?，文章對(duì)應(yīng)用油色譜分析故障的原理進(jìn)行了介紹，探討了變壓器發(fā)生異常的情況以及變電站（電廠）變壓器油色譜異常的處理方法，最后結(jié)合一起案例，分析了壓器油色譜異常在變電站（電廠）變壓器檢修中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變壓器;油色譜分析;故障診斷

引言

變壓器油的色譜分析技術(shù)主要建立在油中所含溶解氣體類別及其與變壓器內(nèi)部存在故障之間的對(duì)應(yīng)聯(lián)系所使用的故障診斷方法，通過運(yùn)用氣相色譜分析儀器，能夠?qū)τ椭兴臍怏w進(jìn)行分析和研究，并依照氣體含量和組成成分對(duì)變壓器是否存在異常情況加以判斷，從而對(duì)其所存在的故障類型、發(fā)生部位、發(fā)展趨勢(shì)以及嚴(yán)重程度進(jìn)行及時(shí)診斷。

1變壓器油色譜分析原理

變壓器油作為自石油內(nèi)部中所分離出的礦物油，其所包含的絕緣成分主要包括礦物絕緣油以及石油當(dāng)中所含的固體式有機(jī)絕緣物質(zhì)。其中，礦物絕緣油內(nèi)主要包含了烷烴、芳香族的不飽和烴以及環(huán)烴族的飽和烴。而固體的有機(jī)絕緣物質(zhì)則主要包含了纖維素。在變壓器油的正常使用過程中，其內(nèi)部所含有的絕緣油及其他絕緣物質(zhì)會(huì)逐漸變質(zhì)和老化，同時(shí)伴有氫氣、乙烷、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳以及二氧化碳等少量氣體排出。一旦變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)故障，則此類氣體的釋放量就會(huì)迅猛增長。例如，當(dāng)故障點(diǎn)處的溫度處于較低范圍時(shí)，甲烷在氣體的釋放比例中明顯增長;當(dāng)溫度提升時(shí)，則乙烯和氫氣的比例會(huì)急劇增長;當(dāng)產(chǎn)生嚴(yán)重過熱現(xiàn)象時(shí)，則會(huì)伴有乙炔氣體產(chǎn)生。通常而言，我們將對(duì)故障診斷具有實(shí)際意義的氣體，如H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO，CO2稱作特征氣體，而將CH4，C2H6，C2H4，C2H2，這4類氣體的含量總和稱作總烴，即C1+C2。

2變壓器發(fā)生異常的情況

變壓器的運(yùn)行情況是否正常直接關(guān)系著變電站（電廠）的運(yùn)行穩(wěn)定性，為保障變電站（電廠）的正常運(yùn)行，工作人員必須按照相關(guān)規(guī)則和流程對(duì)變壓器進(jìn)行定期的檢修與維護(hù)工作。通過對(duì)變壓器的維護(hù)，可以發(fā)現(xiàn)變壓器存在隱患問題，并對(duì)問題進(jìn)行分析和處理，同時(shí)也可以為變壓器的運(yùn)行情況提供參考，方便下一次的維護(hù)工作。通過日常檢修可以對(duì)變壓器的運(yùn)行情況做出大致的判斷，很多時(shí)候，人為或者機(jī)械設(shè)備故障是引起變壓器油色譜異常的主要因素。檢修人員對(duì)變壓器進(jìn)行檢查時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)循環(huán)電流故障，該故障是由磁回路故障造成的，這時(shí)就需要展開區(qū)域停電檢修，從而查找出變壓器油色譜異常的具體原因以及故障發(fā)生的位置。變電站（電廠）變壓器的檢修與維護(hù)工作技術(shù)要求高，工作難度大，檢修人員通常要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行變壓器的檢修和故障處理，油色譜分析對(duì)于找出變壓器故障具有十分重要的意義。此外，在進(jìn)行變電站（電廠）變壓器油色譜分析時(shí)，檢修人員要盡可能在變壓器空載狀況下進(jìn)行油色譜分析，這樣才能更加快速有效的發(fā)現(xiàn)故障的原因以及發(fā)生位置。

3變電站（電廠）變壓器油色譜異常的處理方法

隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，其應(yīng)用也越來越廣泛，當(dāng)前我國已開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用于變壓器油色譜分析，利用智能化軟件對(duì)變壓器的油色譜異常情況進(jìn)行分析，工作人員就能借助智能軟件分析的數(shù)據(jù)，更加便捷和準(zhǔn)確的找出故障所在，提升了變壓器故障處理效率和質(zhì)量，保障了變電站（電廠）的正常穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，變壓器油色譜出現(xiàn)異常并且一些微量的金屬元素含量不同時(shí)，通常會(huì)引發(fā)變壓器內(nèi)部鐵芯短路，如果出現(xiàn)這種情況，就會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)整個(gè)變電站（電廠）的運(yùn)行造成不利影響。如果出現(xiàn)上述情況，工作人員應(yīng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，由廠家運(yùn)回廠進(jìn)行吊芯處理。在變電站（電廠）變壓器出現(xiàn)油色譜異常時(shí)，對(duì)潛油泵展開全面細(xì)致的檢查至關(guān)重要。潛油泵故障是造成變壓器油色譜異常的重要因素，因此，如果變壓器出現(xiàn)油色譜異常，要及時(shí)對(duì)潛油泵進(jìn)行觀察，從而能夠及時(shí)對(duì)變壓器故障進(jìn)行排查和確定。當(dāng)潛油泵發(fā)生了局部升溫或者長期處在高溫狀態(tài)下時(shí)，與潛油泵接觸的油就會(huì)發(fā)生較大的變化，很大程度上加大了發(fā)生油裂的概率，從而影響變壓器的正常運(yùn)行。潛油泵的檢查可以利用超聲波檢測(cè)法，超聲波檢測(cè)法不會(huì)對(duì)潛油泵造成損傷，同時(shí)能夠分析處潛油泵故障發(fā)生的原因以及具體位置，采用超聲波檢測(cè)法進(jìn)行油泵檢查能夠很大程度提升變壓器的運(yùn)行安全穩(wěn)定性。變壓器潛油泵的定子故障大多數(shù)情況下是由變壓器自身攜帶的一些金屬渣粒所造成的。在變壓器的維護(hù)檢修工作中，如果發(fā)現(xiàn)是因潛油泵導(dǎo)致變壓器故障時(shí)，工作人員應(yīng)采用調(diào)換的方法對(duì)其進(jìn)行觀察與監(jiān)測(cè)，如果調(diào)換以后的方案能夠保證潛油泵正常工作，就說明該方案能夠保證變壓器的正常運(yùn)行，假如調(diào)換后不能正常工作，那么就要接著對(duì)變壓器潛油泵進(jìn)行更加詳細(xì)的分析以及處理。變壓器油中H2，CH4，C2H4和總烴的含量明顯增加。這表明失故障正在惡化。當(dāng)H2和C2H2的含量增加時(shí)，表明變壓器具有高溫過熱或放電型故障。該故障氣體主要含有兩種主要?dú)怏wCH4和C2H4，表明發(fā)生過熱或接觸不良。CO和CO2含量的增加表明該故障涉及固體絕緣材料的熱分解。通過分析判斷，發(fā)現(xiàn)該故障是高溫過熱故障，主要是接頭未焊接，夾具螺釘松動(dòng)，開關(guān)接觸不良，短路等。根據(jù)這一判斷，維護(hù)人員有針對(duì)性地檢查和修復(fù)了這類問題，發(fā)現(xiàn)故障的原因是電站不合格。也就是說，變壓器的低壓側(cè)區(qū)域中的套筒型導(dǎo)電桿和引線上的鍍銅連接螺栓松動(dòng)。因此，可以通過更換導(dǎo)電桿和螺栓來消除故障排除。檢查完成后，使用直流電阻測(cè)試來確認(rèn)故障已經(jīng)消除。（1）在對(duì)變壓器有無故障存在進(jìn)行判斷的過程中，可依照變壓器油中所包含的總烴含量與產(chǎn)氣速率，并結(jié)合色譜分析方法對(duì)其故障類型加以判斷。同時(shí)，依據(jù)色譜分析最終所得出的變壓器后內(nèi)部總烴絕對(duì)值和產(chǎn)氣速率是否高于注意值進(jìn)行故障診斷，以此判斷變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。其中，注意值指的是變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下，變壓器油內(nèi)部所含的各種氣體類型及所占比例、產(chǎn)氣速率等數(shù)據(jù)值。（2）當(dāng)總烴絕對(duì)值高于注意值，卻低于此數(shù)值的3倍，且總烴氣體的釋放速率低于注意值時(shí)，則變壓器內(nèi)部存在故障。考慮到此類故障蔓延趨勢(shì)較為緩慢，因此可采取繼續(xù)運(yùn)行持續(xù)觀察的方法進(jìn)行下一步檢修作業(yè)。（3）若總烴高于注意值，卻低于注意值的3倍，且總烴氣體的釋放速率維持在注意值1～2倍的區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)，則變壓器內(nèi)部存有故障，此時(shí)需縮短試運(yùn)行周期，并對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)加以密切關(guān)注。

結(jié)語

變壓器的正常運(yùn)行是確保變電站（電廠）正常運(yùn)行的重要設(shè)備之一。因此，與變電站（電廠）相關(guān)的工作人員的一項(xiàng)重要任務(wù)是對(duì)變壓器進(jìn)行日常檢查和維護(hù)。如果變壓器發(fā)生故障，則不易修理，在變電站（電廠）變壓器的日常運(yùn)行過程中，工作人員需要對(duì)變壓器的油色譜變化進(jìn)行積極觀察和分析，從而方便對(duì)變壓器的運(yùn)行情況是否良好做出及時(shí)的判斷。通過這樣做，可以極大地方便變壓器的維護(hù)，從而有效的降低了變壓器的運(yùn)行維護(hù)難度，避免了因變壓器故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而造成的經(jīng)濟(jì)損失，有利于確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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