綜合利用油化和電氣試驗數據進行變壓器故障診斷的分析

栗家潤 郭旭東

摘要：變壓器的應用為我們的生活帶來了很大的便利，特別是電廠和工廠，如果變壓器出現了故障，會對電廠和工廠造成非常嚴重的損失。基于此，本文對變壓器故障的診斷方法進行了分析，主要介紹了利用油化的油色譜分析方法和電氣試驗的原理和診斷方法，并列舉了具體的故障實例，給出兩種方法綜合應用的措施，意在幫助技術人員更為準確地進行變壓器故障的診斷。

關鍵詞：油色譜;電氣試驗;變壓器;故障診斷

在我國現有的電力系統中，變壓器占據著十分重要的位置，如果變壓器出現比較嚴重的故障時，會對電力系統的運行造成不利的影響。技術人員在進行變壓器故障診斷的時候，主要采用油色譜分析方法和電氣試驗方法，這兩種方法雖然都能夠診斷出變壓器的故障，但是也存在各自的局限性，需要將兩種方法進行結合使用，提高故障診斷的效率與準確性。

一、原理分析

變壓器是電力系統中的重要設備。在變壓器中，存在著變壓器油，它是從天然石油中提取出來的，是礦物油的一種，也可以將其稱為絕緣油，一般有石蠟基油和環烷基油。烴類物質是構成變壓器油的主要物質，在變壓器油中，烴類主要分為了3種，分別為環烷烴、芳香烴以及烷烴。其中，環烷烴所占的比重最大，能夠達到80%。環烷烴具有良好的介電穩定性，能夠保證變壓器油性能的穩定。變壓器在運行時，受熱量和電的影響，變壓器內的絕緣油以及一些有機材料，極有可能會產生一定的氣體，如一些烴類氣體和二氧化碳等。若變壓器的內部出現了故障，那么變壓器會以一定的形式將故障表現出來。在絕大多數情況下，變壓器故障的出現會伴隨著變壓器內部溫度的上升，還有可能會出現放電的情況，這時變壓器內的氣體受到一系列因素的影響，氣含量可能會在短時間內劇增，其中的一大部分氣體會溶解在變壓器油內。因此，我們可以利用色譜對變壓器油中溶解氣體進行全面分析，從而對變壓器的故障進行把握。

二、利用油化進行變壓器故障診斷

2.1 診斷原理

通常來說，變壓器的各個組件能夠隨著變壓器運行的時間而衰減，直到不能繼續使用。在組件衰減的過程中很多絕緣體的性能也隨之下降，從而釋放出少量的化學氣體。如果變壓器的某個部位出現了升溫現象，可能會使這些化學氣體被分解，分解出來的氣體會形成氣泡溶解在油里，從而對變壓器的正常運行造成不利影響。而且，化學氣體的分解速度要遠大于溶解速度，沒有被溶解的氣體會進入變壓器，從而使繼電器出現移動，導致變壓器故障的發生。在變壓器發生故障的初期，繼電器內部的氣體含量比較少，能夠通過分析氣體組分的方法來進行故障的診斷。

2.2 診斷方法

2.2.1 氣體含量分析方法

該方法對于變壓器故障的診斷就是通過氣體的含量來進行的。在變壓器內部的化學氣體中，比較常見的是氫氣、烴類、一氧化碳以及二氧化碳，不同故障形成的化學氣體有所不同，只要對特征氣體的含量進行分析，就能夠找出變壓器發生的故障。

2.2.2 產氣速率分析方法

變壓器在出現故障的時候，產氣速率會隨著變壓器部位溫度的升高而增加。因此，在進行變壓器故障診斷的時候，還要對產氣速率進行分析，如果變壓器某處的產氣速率比較高，就發生故障的概率就比較高。而產氣速率的分析主要是對變壓器的絕對產氣速率進行分析。

三、診斷方法與標準

3.1 油中溶解氣體的注意值

通過氣相色譜儀，能夠對變壓器油中的氣體含量進行測定。各種氣體的含量反映出了變壓器的運行狀態。南網《電力設備預防性試驗規程》對變壓器油中溶解氣體的注意值進行了規定，測出各氣體含量后可以將其與規定的注意值進行比較，從而能夠初步判斷變壓器運行是否有異常。

3.2 產氣速率

變壓器故障的產生，往往不是一個瞬間的動作，它有自己的過程，這個過程是需要時間的。南網《電力設備預防性試驗規程》規定，烴類氣體總和的產氣速率大于6mL/d（開放式）和12mL/d（密封式），或相對產氣速率大于10%/月，則認定設備有異常，必要時應縮短周期進行跟蹤分析。

3.3 特征氣體組分法

當變壓器故障時，會伴隨溫度過熱、內部放電或受潮的現象，此時我們都可以利用油色譜試驗，對變壓器故障進行分析，從而對故障的類型有一個基本的掌握。一般情況下，變壓器故障的產生，受絕緣油及固體絕緣材料的影響最大。當絕緣油或固體絕緣材料在電流的作用下而發熱時，或在電壓的影響下而發生放電時，都可能會導致變壓器故障的產生，而且在這些因素所導致的變壓器故障中，變壓器內部的一些氣體會發生明顯的變化。當變壓器油的溫度過高時，具體來說就是達到了300℃以上時，變壓器油就會發生裂解反應。當裂解發生時，會產生氫氣和甲烷，當變壓器油的溫度不斷升高時，氣體的含量和種類也會隨之發生變化。由此可見，通過對變壓器油中氣體的比值和組分進行分析，能夠對變壓器故障進行初步掌握。

3.4 IEC三比值法

對變壓器油中氣體的組合特征進行分析，只能夠對一些變壓器的故障進行大致的判斷，沒有比較明確的指向性。IEC三比值法是變壓器故障診斷中常用的一種方法。三比值法指的就是，在五種特征氣體中，每種氣體的溶解度和擴散系數都存在著差異，但有些氣體在這兩方面較為接近，將其中的三對比值計算出來，就可以作為判斷變壓器故障的重要依據。變壓器油中五種特征氣體分別為CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2，每兩種溶解度以及擴散系數相近的特征氣體形成的三對比值都有自己的編碼，在將所測得的試驗數據計算出編碼組合后，通過對照三比值法的編碼規則和故障類型的判別表即可初步判斷故障類型。

結語：

綜上所述，油色譜分析方法和電氣試驗各有優缺點，只有將兩者結合才能更好地進行變壓器故障的診斷。分析可得，通過本文的分析可知，油色譜分析方法的診斷更為準確，電氣試驗的操作比較便捷，技術人員可以定期通過電氣試驗開展檢修工作，等到電氣試驗不能判斷變壓器故障的時候，再使用油色譜分析方法，這樣能夠有效提高變壓器診斷的效率，從而保障變壓器的正常運行。

參考文獻

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