變壓器油色譜與電氣試驗相結(jié)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(zhì)、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(jié)合綜合診斷過熱故障有關內(nèi)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(zhì)，而這類介質(zhì)在變壓器過熱故障出現(xiàn)時就會產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生，占比在總烴的6%內(nèi)，而在涉及固體絕緣時，一氧化碳和二氧化碳也會大量產(chǎn)生。電力變壓器的故障發(fā)展程度和性質(zhì)能通過絕對產(chǎn)氣速率得到較好反映，通常絕對產(chǎn)氣速率遠低于熱故障情況，而在故障初期，產(chǎn)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(chǎn)氣率成正比，電壓的平方與變壓器磁路的過熱故障產(chǎn)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(xiàn)總烴產(chǎn)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(chǎn)氣率發(fā)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(shù)據(jù)。如無法實現(xiàn)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(shù)、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(zhì)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(lián)系的密切程度，這一檢測需結(jié)合油色譜分析方法，屬于油色譜分析方法與電氣試驗的結(jié)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(jù)。

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(shù)的測試來檢出。

3.2分接開關電接觸性熱故障診斷

如出現(xiàn)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(diào)壓開關切換開關接觸不良等故障，變壓器油色譜均會出現(xiàn)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(jié)果測試絕緣電阻和直流電阻。如發(fā)現(xiàn)特征氣體中通?？偀N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(xiàn)于繞組周圍，漏磁通則是指負載電流在繞組中產(chǎn)生的磁通，其會引發(fā)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(xiàn)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(huán)流，造成發(fā)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(guī)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(shù)安培甚至數(shù)十安培以上的結(jié)果，且變壓器負載變化不會對檢測結(jié)果造成影響，即可判斷變壓器出現(xiàn)鐵芯多點接地故障。如發(fā)現(xiàn)變壓器負載變化會導致接地電流出現(xiàn)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(jié)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(xiàn)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(jié)語

變壓器油色譜與電氣試驗相結(jié)合的綜合診斷需關注多方面因素影響?？傊唧w問題具體分析，有針對性地指導變壓器運行，及時發(fā)現(xiàn)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(wǎng)安全的穩(wěn)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(jié)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。