變壓器油中溶解氣體故障分析技術(shù)

許　亮（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥　230041）

變壓器油中溶解氣體故障分析技術(shù)

許亮
（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥230041）

油中溶解氣體分析，在變壓器故障分析上有著重要的作用，通過(guò)分析變壓器油中溶解的氣體，來(lái)給出針對(duì)的修復(fù)和預(yù)防措施，從而讓變壓器在不停電的情況下，及時(shí)地檢測(cè)出早期故障。

DGA、特征氣體；油色譜分析；潛伏性故障

變壓器油中氣體分析（DissolvedGasAnalysis簡(jiǎn)稱DGA）是以變壓器油中溶解的氣體以及變壓器內(nèi)部故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)的，采用色譜儀分析油中的氣體，根據(jù)氣體的成份和含量，判斷變壓器內(nèi)部是否有異常情況以及故障類型、發(fā)展趨勢(shì)、大概位置、嚴(yán)重程度的一門變壓器故障處理技術(shù)，其特點(diǎn)是能有效地發(fā)現(xiàn)我們?cè)谄胀姎庠囼?yàn)中不容易發(fā)現(xiàn)的故障，能早期和實(shí)時(shí)的診斷識(shí)別變壓器內(nèi)部潛伏性故障。在常用的的變壓器試驗(yàn)方法中，利用氣體色譜分析檢測(cè)油浸式變壓器的早期故障，在目前看來(lái)是一種有效的方法。

利用氣相色譜分析變壓器油中的氣體來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，在我國(guó)電力行業(yè)已經(jīng)有較長(zhǎng)的使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐證明：運(yùn)用變壓器油中溶解氣體故障分析技術(shù)，檢查充油變壓器內(nèi)部潛伏性障礙，已經(jīng)成為變壓器類設(shè)備絕緣監(jiān)督的一個(gè)重要手段。DGA可以在設(shè)備不停電狀態(tài)下進(jìn)行，分析診斷方法簡(jiǎn)捷。我國(guó)運(yùn)用DGA技術(shù)對(duì)充油電氣設(shè)備，特別是電力變壓器內(nèi)部潛伏性故障分析診斷上，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一方面改進(jìn)了取樣、脫氣和分析技術(shù)；另一方面，在油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)的解釋和判斷上取得較大成績(jī)。

油中溶解氣體分析的試驗(yàn)過(guò)程包括從變壓器中取出油樣，從油樣中脫出溶解氣體，利用色譜儀分析氣體和數(shù)據(jù)處理四個(gè)環(huán)節(jié)。色譜分析為微量分析，試驗(yàn)精度高，可以達(dá)到10-6級(jí)。DGA技術(shù)的一個(gè)基礎(chǔ)：確保變壓器油中特征氣體組分（CO2、CO。C2H2、H2等）測(cè)試結(jié)果的靈敏度和精確度必須要符合《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》。那么我們?cè)谠\斷變壓器內(nèi)部的現(xiàn)有故障和潛伏性故障時(shí)，可以以油中產(chǎn)生故障氣體的原理為基礎(chǔ)，綜合考慮如下幾方面，就能比較準(zhǔn)確地判斷出變壓器的內(nèi)部故障的類型以及產(chǎn)生故障的位置。

1　產(chǎn)生故障的時(shí)間上累計(jì)

變壓器設(shè)備故障和潛伏性故障生成的氣體（可燃性）大部分會(huì)溶于變壓器油內(nèi)。隨著產(chǎn)生故障的時(shí)間累計(jì)，這些氣體也在變壓器油中不斷地累積，直至其溶解度達(dá)到飽和狀態(tài)甚至產(chǎn)生氣泡。因此，變壓器油中可燃性氣體的含量的累計(jì)度，是判斷故障是否存在以及故障發(fā)展的一個(gè)主要依據(jù)。

2　產(chǎn)生故障氣體的速度

一般情況下，變壓器在熱和電場(chǎng)的作用下，變壓器油和絕緣件也會(huì)老化分解出少量的可燃性氣體，但此種原因產(chǎn)生氣體速率較慢，只有當(dāng)內(nèi)部有故障發(fā)生時(shí)，才會(huì)明顯加速這些氣體的產(chǎn)生。所以，故障氣體的產(chǎn)生速度是判斷故障是否存在以及故障發(fā)展的另一個(gè)依據(jù)。在實(shí)際運(yùn)行中，變壓器內(nèi)故障的類型、趨勢(shì)不同，其產(chǎn)氣速率也不同。

3　不同故障的產(chǎn)氣特征

變壓器不同故障時(shí)，形成的可燃性故障氣體各有不同。例如拉弧放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生乙炔，局部過(guò)熱會(huì)產(chǎn)生乙烯，局放時(shí)會(huì)產(chǎn)生用氫氣。因此，故障的產(chǎn)氣特征是診斷故障類型的又一個(gè)依據(jù)。

由于氣體的易擴(kuò)散性，使得油中溶解的氣體分析的試驗(yàn)要比其他油質(zhì)試驗(yàn)偏差大，并且油中組分含量越小，試驗(yàn)相對(duì)偏差越大。因此《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測(cè)定法》中對(duì)兩次平行試驗(yàn)的重復(fù)性作出如下規(guī)定：“有中鋒溶解氣體濃度大于10μL/L時(shí)，兩次測(cè)定值之差應(yīng)小于平均值的10%；油中溶解氣體濃度不大于10μL/ L時(shí)，兩次測(cè)定值之差應(yīng)小于平均值的15%加2倍該組氣體最小檢測(cè)濃度之和。該固定反映了氣相色譜發(fā)存在很大的試驗(yàn)偏差。

一般情況下，變壓器內(nèi)部的變壓器油和絕緣件（如層壓木導(dǎo)線夾、層壓紙板、壓板、端圈等），在電場(chǎng)和負(fù)載產(chǎn)熱的作用下，會(huì)慢慢老化分解，隨著運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量的氫氣CO和CO2氣體和烴類氣體，一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局放和局部過(guò)熱情況，上述的分解作用會(huì)立即顯著增強(qiáng)。正常情況下，由于不同類型的的故障，變壓器油和絕緣件分解的氣體也不同（前文已提到）；并且針對(duì)同一性質(zhì)的故障，其發(fā)展程度不一樣，故障氣體的量也是不同的，因此，分析變壓器油中產(chǎn)生的故障的組分和含量，能較準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)和發(fā)展程度。

定期對(duì)變壓器油中溶解氣體的做色譜分析，就能對(duì)變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障在早期給予診斷處理。能盡早的發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的潛伏性故障。對(duì)變壓器順利運(yùn)行，降低生產(chǎn)損失有顯著作用。然而現(xiàn)實(shí)中沒有任何技術(shù)時(shí)沒有局限性的，由于DGA技術(shù)的特點(diǎn)，使它在變壓器故障診斷上也存在以下不足：

（1）目前的變壓器油色譜分析都不是把目標(biāo)作為一個(gè)整體看待，只是針對(duì)分析目標(biāo)所表現(xiàn)出來(lái)的信息特點(diǎn)分析屬于哪種類型的故障，但并沒有將各種故障之間可能存在的相互聯(lián)系有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)。目前在根據(jù)變壓器油色譜分析的結(jié)果判斷故障，仍主要局限在對(duì)故障氣體的分析。想要進(jìn)行故障分析，需要其他技術(shù)（如超聲波定位）的分析結(jié)果。

（2）會(huì)受到變壓器油中溶解氣體隨時(shí)間的積累和取樣誤差的影響，常規(guī)變壓器油色譜分析很難在溶解氣體含量較小的情況下進(jìn)行故障分析，當(dāng)特征氣體的量超過(guò)特定值時(shí)，我們才認(rèn)為根據(jù)DGA結(jié)果的判斷是具有判斷價(jià)值的。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)部故障原因往往不是單一的，而是由某一故障引發(fā)多故障或前期征兆信息微弱的潛伏性故障引發(fā)突發(fā)性故障。存在上述因素，導(dǎo)致DGA診斷有效率和準(zhǔn)確率不高。

（3）正常運(yùn)行變壓器，在絕緣允許溫度下，也會(huì)產(chǎn)生緩慢的分解反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，而故障產(chǎn)氣與正常運(yùn)行的非故障氣體在技術(shù)上不可分離，加之不同類型故障（如局部放電與進(jìn)水受潮）有類似的產(chǎn)氣特征，這就使得利用DGA技術(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)診斷時(shí)可能得出錯(cuò)誤的結(jié)果。

（4）各種DGA診斷是基于在大量試驗(yàn)和實(shí)踐數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，正是因?yàn)楹?jiǎn)化了故障因素的產(chǎn)生原因以及各種故障之間的聯(lián)系，使得其正確性只能達(dá)到80%左右。

基于上述客觀因素，在運(yùn)用DGA技術(shù)診斷變壓器狀態(tài)時(shí)，須對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)、歷次檢修以及輔助設(shè)備情況進(jìn)行全面的了解，并結(jié)合歷年色譜數(shù)據(jù)和電氣設(shè)備（直阻、絕緣、變比、泄露、空載試驗(yàn)等）、油質(zhì)分析試驗(yàn)，必要時(shí)還須與同類設(shè)備相比較，更好地診斷變壓器故障。

許亮，男，安徽合肥人，本科，助理工程師，主要從事：電力變壓器工藝技術(shù)研究。