利用油色譜分析判斷變壓器故障及處理思路構(gòu)建

陳曉暉　夏瓊

摘要：電力系統(tǒng)中的變壓器主要為油浸變壓器，如果內(nèi)部出現(xiàn)潛伏性故障，那么油紙就會(huì)出現(xiàn)烴類(lèi)氣體，如果變壓器發(fā)生故障，那么絕緣油就會(huì)局部放電，在熱作用影響下，變壓油就會(huì)分解成為不同的有機(jī)低分子氣體，將油色譜分析判斷法應(yīng)用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器中存在的各類(lèi)潛伏性故障。在應(yīng)用該種分析措施時(shí)，需要根據(jù)變壓器設(shè)備的運(yùn)行情況與試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整分析方式。文章闡述了利用油色譜分析判斷變壓器故障的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：油色譜分析法；變壓器故障；處理思路；油浸變壓器；變壓油

中圖分類(lèi)號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0076-02

在社會(huì)的發(fā)展之下，電能與人們生活與生產(chǎn)之間的聯(lián)系變得越來(lái)越緊密，電力也成為了社會(huì)發(fā)展的重要支撐力量，一旦出現(xiàn)大面積停電，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將會(huì)造成不可估量的影響。變壓器是電網(wǎng)的核心部件，如果變壓器出現(xiàn)故障，就會(huì)給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，因此，必須要做好變壓器故障的檢測(cè)工作。采用油色譜分析法來(lái)分析變壓器油溶解氣體含量能夠分析出變壓器內(nèi)部故障問(wèn)題，避免變壓器發(fā)生損壞，下面就針對(duì)油色譜分析判斷變壓器故障的方式與處理思路進(jìn)行深入的分析。

1 變壓器故障類(lèi)型與特征氣體分析

1.1 變壓器故障類(lèi)型

1.1.1 變壓器過(guò)熱故障。在絕緣材料裂化以及絕緣性能惡化等因素的影響下，變壓器很容易出現(xiàn)過(guò)熱故障的問(wèn)題，這種問(wèn)題可以分為固體絕緣過(guò)熱與裸金屬過(guò)熱兩種類(lèi)型，只要分析出一氧化碳與二氧化碳的含量即可輕易分析出過(guò)熱故障的類(lèi)型。

1.1.2 放電故障。根據(jù)放電強(qiáng)弱，變壓器放電故障可以分為高能放電、低能量放電與局部放電三種

類(lèi)型。

在出現(xiàn)電弧放電問(wèn)題之后，產(chǎn)生的氣體主要為氫氣、乙炔、甲烷、乙烯，該種故障時(shí)間短，一般色譜法很難分析。局部放電主要發(fā)生于套管與互感器之中，導(dǎo)致局部放電的因素主要為制造工藝不過(guò)關(guān)、維護(hù)不當(dāng)、設(shè)備受潮，在發(fā)生局部放電時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要為氫氣與甲烷。

1.2 特征氣體

在變壓器出現(xiàn)故障后，主要的特征氣體是氫氣，其他氣體成分并不高。

2 油色譜分析原理

在電力系統(tǒng)之中，變壓器主要為油浸變壓器，如果內(nèi)部出現(xiàn)潛伏性故障，那么油紙就會(huì)出現(xiàn)烴類(lèi)氣體，如果變壓器發(fā)生故障，那么絕緣油就會(huì)局部放電，在熱作用影響之下，變壓油就會(huì)分解成為不同的有機(jī)低分子氣體，這些氣體會(huì)溶解于變壓器油之中，因此，變壓器故障位置絕緣油含量會(huì)出現(xiàn)變化。

在變壓器位置抽取樣油，對(duì)其中的氣體含量與成分進(jìn)行分析即可判斷出變壓器是否出現(xiàn)故障，在應(yīng)用油色譜分析法時(shí)，先需要將樣油采集至相關(guān)的容器，再分離油氣，來(lái)分析其色譜情況。

3 變壓器故障的分析與處理

某電力企業(yè)變壓器在2004年投入使用，2013年開(kāi)展例行試驗(yàn)結(jié)果顯示變壓器運(yùn)行無(wú)異常，在2014年迎峰度夏前利用油色譜進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，總烴超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，提示變壓器出現(xiàn)了熱性故障。

3.1 油色譜分析結(jié)果

在上述變壓器之中，二氧化碳與一氧化碳含量并無(wú)顯著增加，其熱點(diǎn)溫度為749℃，根據(jù)三比值法可以確定該變壓器出現(xiàn)了高溫局部過(guò)熱故障問(wèn)題，導(dǎo)致該種故障產(chǎn)生的原因主要是由于低壓側(cè)引線接觸問(wèn)題或者高壓側(cè)分接開(kāi)關(guān)接觸問(wèn)題引致，還有可能是由于漏磁環(huán)流、鐵芯多點(diǎn)接地以及鐵芯局部短路引致。根據(jù)四比值法可以確定變壓器故障產(chǎn)生的原因是由于鐵件與油箱中出現(xiàn)磁路故障，油色譜分析結(jié)果顯示，變壓器裸金屬出現(xiàn)了高溫過(guò)熱故障問(wèn)題，基本可以判斷為磁路故障。

使用油色譜分析法對(duì)鐵芯紅外測(cè)溫、電氣試驗(yàn)、接地電流、負(fù)荷問(wèn)題進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，近月內(nèi)鐵芯接地電流在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，因此，鐵芯無(wú)多點(diǎn)接地問(wèn)題，整個(gè)油箱中的溫度均勻，基本上無(wú)明顯過(guò)熱點(diǎn)，因此，變壓器故障并非是由于漏磁環(huán)流導(dǎo)致的磁路故障。在變壓器側(cè)無(wú)功負(fù)荷不變的情況下，總烴量依然在增長(zhǎng)，這就能夠?qū)㈦娐饭收吓懦趯⒅髯儔浩魍Ｖ惯\(yùn)行后開(kāi)展鐵芯絕緣試驗(yàn)與直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，此次變壓器故障并非由于鐵芯多點(diǎn)接地引發(fā)，與電路故障也無(wú)顯著關(guān)系，是由于鐵芯局部短路造成的環(huán)流發(fā)熱引致。

3.2 吊罩檢查結(jié)果分析

油色譜分析結(jié)果顯示，在線圈邊緣位置發(fā)生了過(guò)熱變色的問(wèn)題，變壓器容量較大，很容易出現(xiàn)漏磁問(wèn)題，這種問(wèn)題多出現(xiàn)于變壓器線圈端部之中，漏磁會(huì)產(chǎn)生渦流，致使線圈側(cè)邊緣發(fā)生了過(guò)熱變色的問(wèn)題，由于開(kāi)采位置使用了不導(dǎo)磁鋼板，因此不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題。同時(shí)，并聯(lián)接地位置鐵芯與引線接地部分出現(xiàn)了高溫過(guò)熱以及銅片燒斷的問(wèn)題，將引線拆除后對(duì)其絕緣性能檢查，結(jié)果顯示故障位置兩級(jí)鐵芯絕緣性能消失。解體檢查結(jié)果顯示，在靠近油道位置與兩極位置鐵芯硅鋼片發(fā)生了過(guò)熱變色問(wèn)題。由于變壓器容量較大，就需要在鐵芯內(nèi)部設(shè)置出不同的絕緣紙板與油道，就需要在鐵芯位置引出接地銅皮，由于銅皮處在鐵芯中間位置，在出現(xiàn)短路問(wèn)題時(shí)循環(huán)電流會(huì)較大，這就導(dǎo)致一些硅鋼片和接地銅片發(fā)生過(guò)熱與變色的問(wèn)題，致使接地銅片被燒斷。

3.3 故障處理措施

根據(jù)檢查結(jié)果，可以將鐵芯的并聯(lián)接地模式轉(zhuǎn)化成為串聯(lián)接地模式，減少硅鋼片數(shù)量，縮小鐵芯面積，接著更換燒壞的鐵芯重疊碟片與硅鋼片，對(duì)整個(gè)油道進(jìn)行二次布置，避免由于上述問(wèn)題導(dǎo)致油道發(fā)生短路。在漏磁產(chǎn)生位置，為了減小漏磁面積、切斷渦流路徑，需要及時(shí)更換開(kāi)槽。在完成更換工作之后，即可過(guò)濾變壓器油，在完成修復(fù)工作之后，變壓器靜置24小時(shí)，再開(kāi)展油色譜復(fù)試與電氣試驗(yàn)工作，結(jié)果顯示，油色譜與電氣試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 故障分析過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在分析變壓器是否出現(xiàn)故障，就需要對(duì)氣體分析結(jié)果的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如果其中某一項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值，都必須要注意，但是這也并非是判斷故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，部分設(shè)備某種氣體含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，也并非確定設(shè)備出現(xiàn)了故障，該種問(wèn)題出現(xiàn)的原因也可能由于外來(lái)干擾的影響。再如，某些氣體雖然低于標(biāo)準(zhǔn)值，但是增長(zhǎng)速度卻十分迅速，也需要加強(qiáng)注意。

如果油中存在含有烴類(lèi)與氫的氣體，但是處在標(biāo)準(zhǔn)值之下，且氣體成分穩(wěn)定，未出現(xiàn)其他的發(fā)展趨勢(shì)，那么即可認(rèn)為變壓器的運(yùn)行是正常的。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值，需要根據(jù)變壓器運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)判斷，如果并未絕緣與電路問(wèn)題，就能夠緩?fù)＿\(yùn)檢查。此外，在應(yīng)用油色譜分析法時(shí)，要重點(diǎn)注意到其中一氧化碳和二氧化碳的比值與含量問(wèn)題，變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳，這種含量與變壓器運(yùn)行時(shí)間密切相關(guān)，還會(huì)受到溫度、運(yùn)行負(fù)荷以及設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素的影響，因此，很難針對(duì)此制定標(biāo)準(zhǔn)值。一般情況下，如果開(kāi)放式變壓器中一氧化碳含量不足300μL/L，二氧化碳與一氧化碳之比在7左右，那么就是正常的范圍。

3.5 故障產(chǎn)氣速率判斷方式

變壓器故障的發(fā)展屬于一種過(guò)程，如果僅僅使用油色譜分析法是很難確定出故障問(wèn)題，如果要分析氣體標(biāo)準(zhǔn)值，但是氣體增長(zhǎng)速度快，就必須要分析故障位置產(chǎn)氣速率。在分析過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵循《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》，這對(duì)于變壓器故障的分析有著積極的效用。如果變壓器中總烴產(chǎn)氣速率超過(guò)10%必須要格外注意，可能變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了故障，如果產(chǎn)氣速率超過(guò)40μL/L那么就提示變壓器之中出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障。

3.6 三比值分析法

三比值分析法是改進(jìn)過(guò)的羅杰斯比值法，在采用該種方法分析時(shí)，需要注意到兩個(gè)問(wèn)題：（1）氣體含量正常的變壓器比值與故障的判斷并無(wú)顯著關(guān)系；（2）在油中氣體成分含量較高的情況下，氣體成分濃度大于靈敏度極限值十倍以上，且分析結(jié)果顯示變壓器內(nèi)部有故障，才能夠使用三比值法，如果在不確定變壓器存在故障的前提下就使用三比值法，那么就可能出現(xiàn)誤判的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，將油色譜分析判斷法應(yīng)用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器中存在的各類(lèi)潛伏性故障，在應(yīng)用該種分析措施時(shí)，需要根據(jù)變壓器設(shè)備的運(yùn)行情況與試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整分析方式，綜合分析變壓器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，得出最為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)制定出針對(duì)性的解決措施，保障電壓器運(yùn)行的安全性與可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：陳曉暉（1972-），男，湖南新寧人，國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司邵陽(yáng)供電分公司工程師，研究方向：變電檢修。