變壓器油色譜與電氣試驗相結合綜合診斷過熱故障

摘要：過熱故障在電力變壓器中所占的比重較高，而且存在故障不直觀、不明顯的特點，這就使得變壓器過熱故障的性質、部位的快速準確分析存在一定難度。為了更好地滿足變壓器過熱故障的處理和排除需要，本文主要分析了變壓器油色譜與電氣試驗相結合綜合診斷過熱故障有關內容。

關鍵詞：變壓器油色譜;過熱故障;電氣試驗

1基于油色譜分析方法的變壓器過熱故障診斷分析

對于變壓器油來說，其本身屬于一種起到絕緣與冷卻散熱作用的介質，而這類介質在變壓器過熱故障出現時就會產生對應具體故障的特征氣體，甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等烴類氣體都屬于這一范疇，這類特征氣體少量存在于變壓器油的表面，大部分溶解在變壓器油中，并進入氣體繼電器。如變壓器油僅在熱源處分解，這類過熱故障會產生特征氣體C2H4和CH4，總烴中二者的和占比一般在80%以上，而受到不斷提高的故障點溫度影響，C2H4的比例也會不斷提升。通常，H2在中、高溫過熱時所占的氫烴總量處于27%以下，而隨著溫度的提升，其比例會下降，但是絕對含量有所增長。如變壓器嚴重過熱，C2H4會少量產生，占比在總烴的6%內，而在涉及固體絕緣時，一氧化碳和二氧化碳也會大量產生。電力變壓器的故障發展程度和性質能通過絕對產氣速率得到較好反映，通常絕對產氣速率遠低于熱故障情況，而在故障初期，產氣率很大且變壓器油中氣體含量不大的情況較為常見。負荷電流的平方與變壓器導電回路過熱故障產氣率成正比，電壓的平方與變壓器磁路的過熱故障產氣率成正比。通過升高或降低負荷，變壓器負荷電流也會隨之升高或降低，如同時出現總烴產氣率隨之變化的情況，即可初步斷定導電回路存在故障。如負荷電流的變化不會導致總烴產氣率發生變化，可初步判斷故障存在于磁路回路。

2基于電氣試驗的變壓器過熱故障診斷分析

在基于電氣試驗的變壓器過熱故障診斷中，電氣試驗主要圍繞變壓器的繞組直流電阻、絕緣特性、空載損耗和空載電流、潛油泵及相關附件展開，故障可以通過電氣試驗得以初步明確。變壓器繞組直流電阻檢測需采用電橋，以此對高、低壓繞組的直流電阻進行測量，觀察相間阻值平衡性，并對比出廠數據。如無法實現測相電阻，則要測線電阻，繞組的完整性可通過直流電阻值判斷，斷路、短路等情況均可由此明確，分接開關接觸電阻的正常性也能夠由此順利判斷。如直流電阻在分接開關切換后變化較大，即可初步判定分接開關接觸點存在問題;變壓器絕緣特性試驗需圍繞泄漏電流、絕緣電阻、介損、極化指數、吸收比等展開，油的擊穿電壓、水分、油介損等試驗也不容忽視。通過試驗明確變壓器鐵芯對地絕緣、繞組絕緣水平、絕緣介質情況，同樣可較好服務于過熱故障診斷;變壓器空載損耗和空載電流檢測需基于空載運行展開，以此考察電流與故障特征氣體聯系的密切程度，這一檢測需結合油色譜分析方法，屬于油色譜分析方法與電氣試驗的結合典型，故障點位置可由此大致確定;變壓器潛油泵及相關附件檢查需采用紅外測溫儀，以此明確變壓器套管端部接頭溫度和油箱表面溫度分布情況，變壓器過熱故障診斷即可獲得更多依據。

3變壓器過熱故障綜合診斷策略分析

3.1繞組故障診斷

這類故障一般為低溫過熱故障，因為溫度不高，所以油分解也不劇烈，因此烴類含量不高，但是一氧化碳和二氧化碳的變化比較大，它可以通過直流電阻、絕緣電阻以及吸收比、極化指數的測試來檢出。

3.2分接開關電接觸性熱故障診斷

如出現分接開關觸頭燒毛、開關抽頭引線松動、主觸頭不到位、切換開關觸頭燒毛以及有載調壓開關切換開關接觸不良等故障，變壓器油色譜均會出現異常。在基于變壓器油色譜與電氣試驗的變壓器過熱故障綜合診斷中，需開展針對性的油色譜試驗，并基于試驗結果測試絕緣電阻和直流電阻。如發現特征氣體中通常總烴較高，三比值編碼為022、002或021，而且絕緣電阻正常，直流電阻存在較高的相間不平衡率，即可初步判定故障屬于分接開關電接觸性熱故障。

3.3漏磁通引起的局部過熱故障診斷

當負載電流流過變壓器時，磁通會出現于繞組周圍，漏磁通則是指負載電流在繞組中產生的磁通，其會引發變壓器局部過熱故障。在具體的故障檢測中，需通過油色譜分析和紅外測溫儀，明確油箱是否存在過熱部分，配合針對性采用的高性能液相色譜儀，即可對變壓器油中的糠醛含量進行檢測，判斷繞組是否存在不允許的熱點溫度。此外，屬于主磁路周圍故障的零序磁通同樣可能導致變壓器局部過熱，不雖然該故障與漏磁通引起的局部過熱故障存在一定差異，但可以采用相同的檢出方法。

3.4鐵芯段間絕緣短路、多點接地故障診斷

變壓器正常運行的時候，鐵芯必須僅有一點可靠接地，如果鐵芯出現兩點及以上接地點時，鐵芯間的不均勻電位就會在接地點之間形成環流，造成發熱故障。這類故障通常通過油色譜分析總烴含量通常超過規定注意值，其中甲烷、乙烯含量的比例比較大，乙炔含量較小，“高溫過熱”可基于三比值判斷得出，同時存在增長不明顯的一氧化碳和二氧化碳含量。在完成油色譜分析后，還應圍繞變壓器鐵芯運行過程中的外引接地電流檢測，如檢測得到數安培甚至數十安培以上的結果，且變壓器負載變化不會對檢測結果造成影響，即可判斷變壓器出現鐵芯多點接地故障。如發現變壓器負載變化會導致接地電流出現變化，可初步判斷油箱與鐵芯上夾件接觸，負載電流的漏磁通在外引接地線、油箱和夾件組成的回路感應出較大電流。如檢測得到結果為0的接地電流，可初步判斷故障源于鐵芯與夾件短路、鐵芯段間短路，此時需停電開展針對性的電氣試驗。

3.5零序磁通引起的局部過熱

零序磁通是主磁路周圍的故障，與漏磁通形成原因不同，但是引起過熱故障的現象和檢出方法與漏磁通引起的局部過熱故障類似。

3.6油道堵塞及潛油泵磨損

油箱中有異物使得油道堵塞局部散熱不良而引起過熱，潛油泵磨損使金屬粉末堆積底部形成橋路。這些故障幾率很小，但是也不可忽視。

4結語

變壓器油色譜與電氣試驗相結合的綜合診斷需關注多方面因素影響。總之，具體問題具體分析，有針對性地指導變壓器運行，及時發現變壓器潛伏性故障的事故隱患，減少變壓器損壞事故，進而確保電網安全的穩定運行。

參考文獻

[1]張鵬飛，周力行，張倬棟.變壓器油色譜混沌特性的過熱故障分析及預測[J].高壓電器，2019，55（08）.

[2]郭雅輝.變壓器油色譜在線檢測與故障診斷研究[J].科技風，2018（13）.

[3]申顯權，景曉剛，劉京可.電氣試驗在變壓器故障分析中的實踐[J].百科論壇電子雜志.2019，（4）.

[4]張雨婷.變壓器油色譜分析中試驗誤差分析[J].卷宗.2018，（30）.

[5]魯茜.論變壓器油色譜與電氣試驗相結合綜合診斷過熱故障[J].探索科學.2019，（10）.

作者介紹：

陳崗（1989.11.02-）;男;陜西寶雞;漢;本科;主檢修員;助理工程師;變壓器油色譜檢測與電氣試驗;國華（哈密）新能源有限公司。