淺談變壓器油色譜分析及故障診斷

常英杰

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的電力工程的發(fā)展也突飛猛進。變壓器是變電站（電廠）正常運行的重要設(shè)備，對變電站（電廠）運行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要影響。因此，對電廠變壓器進行及時的維護是變電站（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，對變壓器的運行情況進行判斷，很大程度上簡化了變壓器的檢修難度，提升了變電站（電廠）運行的安全穩(wěn)定性?；诖?，文章對應(yīng)用油色譜分析故障的原理進行了介紹，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應(yīng)聯(lián)系所使用的故障診斷方法，通過運用氣相色譜分析儀器，能夠?qū)τ椭兴臍怏w進行分析和研究，并依照氣體含量和組成成分對變壓器是否存在異常情況加以判斷，從而對其所存在的故障類型、發(fā)生部位、發(fā)展趨勢以及嚴重程度進行及時診斷。

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)會逐漸變質(zhì)和老化，同時伴有氫氣、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迅猛增長。例如，當(dāng)故障點處的溫度處于較低范圍時，甲烷在氣體的釋放比例中明顯增長;當(dāng)溫度提升時，則乙烯和氫氣的比例會急劇增長;當(dāng)產(chǎn)生嚴重過熱現(xiàn)象時，則會伴有乙炔氣體產(chǎn)生。通常而言，我們將對故障診斷具有實際意義的氣體，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

變壓器的運行情況是否正常直接關(guān)系著變電站（電廠）的運行穩(wěn)定性，為保障變電站（電廠）的正常運行，工作人員必須按照相關(guān)規(guī)則和流程對變壓器進行定期的檢修與維護工作。通過對變壓器的維護，可以發(fā)現(xiàn)變壓器存在隱患問題，并對問題進行分析和處理，同時也可以為變壓器的運行情況提供參考，方便下一次的維護工作。通過日常檢修可以對變壓器的運行情況做出大致的判斷，很多時候，人為或者機械設(shè)備故障是引起變壓器油色譜異常的主要因素。檢修人員對變壓器進行檢查時，能夠及時發(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工作技術(shù)要求高，工作難度大，檢修人員通常要在現(xiàn)場進行變壓器的檢修和故障處理，油色譜分析對于找出變壓器故障具有十分重要的意義。此外，在進行變電站（電廠）變壓器油色譜分析時，檢修人員要盡可能在變壓器空載狀況下進行油色譜分析，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，利用智能化軟件對變壓器的油色譜異常情況進行分析，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)定運行。實踐經(jīng)驗證明，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，通常會引發(fā)變壓器內(nèi)部鐵芯短路，如果出現(xiàn)這種情況，就會嚴重影響變壓器的正常運行，進而對整個變電站（電廠）的運行造成不利影響。如果出現(xiàn)上述情況，工作人員應(yīng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，由廠家運回廠進行吊芯處理。在變電站（電廠）變壓器出現(xiàn)油色譜異常時，對潛油泵展開全面細致的檢查至關(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，要及時對潛油泵進行觀察，從而能夠及時對變壓器故障進行排查和確定。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，與潛油泵接觸的油就會發(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行。潛油泵的檢查可以利用超聲波檢測法，超聲波檢測法不會對潛油泵造成損傷，同時能夠分析處潛油泵故障發(fā)生的原因以及具體位置，采用超聲波檢測法進行油泵檢查能夠很大程度提升變壓器的運行安全穩(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，工作人員應(yīng)采用調(diào)換的方法對其進行觀察與監(jiān)測，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行，假如調(diào)換后不能正常工作，那么就要接著對變壓器潛油泵進行更加詳細的分析以及處理。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，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氣體CH4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，開關(guān)接觸不良，短路等。根據(jù)這一判斷，維護人員有針對性地檢查和修復(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。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，使用直流電阻測試來確認故障已經(jīng)消除。（1）在對變壓器有無故障存在進行判斷的過程中，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)合色譜分析方法對其故障類型加以判斷。同時，依據(jù)色譜分析最終所得出的變壓器后內(nèi)部總烴絕對值和產(chǎn)氣速率是否高于注意值進行故障診斷，以此判斷變壓器的實際運行狀態(tài)。其中，注意值指的是變壓器正常運行狀態(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，則變壓器內(nèi)部存在故障。考慮到此類故障蔓延趨勢較為緩慢，因此可采取繼續(xù)運行持續(xù)觀察的方法進行下一步檢修作業(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，則變壓器內(nèi)部存有故障，此時需縮短試運行周期，并對故障的發(fā)展趨勢加以密切關(guān)注。

結(jié)語

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

參考文獻

[1]李磊.變壓器油色譜分析與故障診斷[J].電氣制造，2012（5）：28-32.

[2]凌海峰，劉津浩，李志新.變壓器油色譜分析與故障判斷[J].液壓氣動與密封，2012（5）：46-50.