變壓器油色譜試驗故障處理研究

趙峰

摘 要：變壓器是保證電網正常供電的重要設備，其檢修工作是電廠的重要任務之一，但在實際的操作中，變電器的維修工作難度較大?；诖?，本文簡述了應用油色譜進行變壓器故障分析的原理，并提出了變壓器故障原因分析的方法、變壓器的故障類型和相應的處理策略，希望可以降低變電器的故障檢修難度，保證電網運行的安全性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：變壓器油;色譜試驗;故障處理

引言：隨著當今社會經濟的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)對于電力的需求也在不斷增加，而變壓器作為可以直接影響到整個電網安全運行的設備，其重要性不言而喻。因此，對變壓器油色譜故障的原因進行分析，并針對異常數(shù)據(jù)確定相關的故障類型和處理方法，有助于維修人員迅速的進行檢修，促進變壓器的正常運行，進而減少可能的經濟損失。

1應用變壓器油色譜進行故障分析的原理

電力變壓器的絕緣部分由變壓器油和一些浸入油中的絕緣材料共同組成，變壓器油是由烷烴、芳香族不飽和烴、以及環(huán)烷族飽和烴等化合物構成的石油分餾出來的一種礦物油，而相關絕緣材料則由纖維素構成。在變壓器的運行過程中，這種礦物絕緣油和固體的絕緣材料難免受到電和熱的影響，呈現(xiàn)老化、變質、分解的情況，分解出氫氣、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳等七種不同氣體，當變壓器內部出現(xiàn)任何一種故障時，上述氣體的含量都會因此發(fā)生一定的改變。烷烴的熱穩(wěn)定性是最差的，在溫度升高到一定程度時，就會發(fā)生裂化的情況，從大分子的烷烴分裂為小分子的烷烴、氫氣、烯烴、一氧化碳和二氧化碳氣體。具體來說，當故障點的溫度偏低時，甲烷的含量較高，隨著故障點溫度的升高，乙炔、氫氣組在空氣中的含量也會相應增加，當故障點溫度升高800度時，會產生乙炔氣體[1]。

因此，在進行變壓器的檢修時，通過對變壓汽油中七種氣體的含量進行測量，并對其在氣體總量中的比例進行計算，就可以判斷出變壓器是否存在故障，若存在故障，也可以鑒別出故障類型，方便相關人員進行處理。

2關于變壓器油色譜試驗故障的處理要點

2.1故障原因分析

在電力系統(tǒng)運行過程中，電力變壓器的正常運行可以有效提升其經濟性，基于此，要想保證變壓器的運行效果，檢修人員就應該嚴格遵循運維工作的規(guī)定，定期對變壓器進行檢修，及時發(fā)現(xiàn)隱患并進行維修，避免變壓器產生故障。在實際檢修過程中，對變壓器內部的檢修難度太大，維修人員往往采取間接檢測的方式監(jiān)測變壓器的內部狀態(tài)，這就是油色譜試驗存在的必要性。當變壓器的分接開關出現(xiàn)故障時，就會導致三相直組不平衡，通過相應的絕緣性試驗，可以排除變壓器熱故障，與此同時，若變壓器鐵芯的接地電流出現(xiàn)異常，則為變壓器鐵芯接地故障。

變壓器在正常運行中，其線圈會生成少量的懸浮電壓，而當變壓器存在相應短路故障時，就會在較強的電動力下縮短鋼壓圈和穿芯螺栓之間的距離，使鋼壓圈上生成比較高的懸浮性電壓，進而產生放電現(xiàn)象，這些異常電流會對變壓器油進行分解，產生氫氣、一氧化碳、二氧化碳等七種不同氣體，導致油色譜試驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。

2.1.1油箱之間的相通故障

以某變壓器油色譜的異常數(shù)據(jù)為例進行分析，該變壓器油箱中存在著大量的乙醇，在實際監(jiān)測中，乙醇含量還在不斷增高，據(jù)此，可以判斷為鋼壓圈放電異常引起的故障，檢測人員利用三比值法對油箱內氣體進行數(shù)據(jù)分析，最終結果為105，可以判斷這是一起低能放電故障，也就是油箱之間的相通故障。在實際檢測中，檢察人員發(fā)現(xiàn)一些有載油箱的油位下降，一段時間后又有所上升，因此，可以判斷這是一起主變漏油的案例，維修人員對相應有載開關、儲油柜開關逐一排查進行，并沒有發(fā)現(xiàn)漏油點，最終判斷為主變油箱和有載開關油箱的密封措施沒有做好，使主變漏油，導致了油色譜試驗數(shù)據(jù)異常。

2.1.2特征氣體法故障分析

具體來說，當變壓器為熱故障時，絕緣紙和固體絕緣產生的氣體種類和含量各不相同，涉及到放電性故障時，在總氣體中會監(jiān)測到乙炔，同時乙烯的含量會高于甲醇，若是不存在乙炔，且乙烯的含量明顯低于甲醇時，則可以進行反向推導，變壓器存在電弧放電故障。

2.2故障類型

2.2.1過熱性故障

過熱性故障產生的根本原因是變壓器的絕緣性能被破壞，由石油蒸餾而來的礦物絕緣油和浸在其中的絕緣性材料發(fā)生裂變分解現(xiàn)象。根據(jù)被裂變的物質不同，可以分為裸金屬過熱障礙以及固體絕緣過熱障礙。在進行油色譜試驗數(shù)據(jù)異常的分析時，若甲烷和乙烯所占比例在總烴含量80%以上，則可以判斷為過熱性障礙[2]。想要判斷具體是裸金屬過熱障礙還是固體絕緣過熱障礙，就要對總氣體中的一氧化碳和二氧化碳的含量進行測量，當故障類型為裸金屬障礙時，氣體總量中這兩種氣體的含量相對較高，當故障類型為固體絕緣障礙時，氣體總量中這兩種氣體的含量較低。

2.2.2放電性故障

放電性故障產生的原因主要由火花放電、電弧放電、套管和互感器的局部放電三種引起的變壓器絕緣性惡化。當故障原因為火花放電時，在產生的氣體，以氫氣和乙炔為主，甲烷和乙烯為輔，同時總烴的含量不高，當故障原因為電弧放電時，乙炔和氫氣的含量較高，甲烷和乙烯的含量較少，當故障原因為局部放電時，氫氣的含量占氫烴總量的90%之多，而甲烷與烴的總量之比也大于90%。無論是火花放電、電弧放電、還是局部放電，只要固體絕緣參與放電就會產生一氧化碳和二氧化碳。

2.2.3絕緣受潮故障

絕緣受潮障礙產生的原因是變壓器進水或者處于潮濕的環(huán)境中，導致變壓器油中有水或者設備內部受潮。當變壓器發(fā)生絕緣受潮障礙時，變壓器油中的水分將會與固體絕緣材料的氣隙局部放電，生成氫氣，與此同時，在電場的作用下，水分子還會發(fā)生電解反應生成氫氣，另外水分子與設備內部的鐵單質還會發(fā)生相應的化學反應，進而生成氫氣。綜上所述，在絕緣受潮的情況下，特征氣體主要成分為氫氣，其他氣體含量無明顯變化。

2.3故障處理方法

隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，檢修人員已經可以利用電子信息技術對變壓器油色譜的數(shù)據(jù)進行輔助分析，提高了數(shù)據(jù)分析的準確性和速度，為相關人員提供了便利，同時也大大提升了變壓器檢修的效率，保證了電網的安全、高效運行，減少了可能造成的經濟損失。根據(jù)過往的案例分析可知，當變壓器中的微量金屬含量異常時，就會導致油色譜試驗結果異常，不盡快進行處理，甚至會發(fā)生鐵芯短路的嚴重結果，影響變壓器的實際運行。如果出現(xiàn)這種情況，工作人員應該及時將其送回原廠家，由廠家進行維修處理。

為了保障電網運行的穩(wěn)定性、經濟性，檢修人員必須嚴格遵循相關規(guī)定，定期對油泵進行檢測，在實際檢測過程中，一旦出現(xiàn)油色譜試驗數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象，就要及時判斷故障類型，分析導致故障的具體原因，加強相關排查，確保以最快速度解決問題。為了避免潛油泵溫度過高，影響到變壓器的實際運行，部分檢修人員會應用到超聲波檢測的方法，這樣可以減少對油泵的損傷，還可以更好的對故障發(fā)生的原因、位置進行判斷。另外，變壓器潛油泵還會因變壓器本身存在的金屬殘渣發(fā)生定子障礙，維修人員可以對其進行調換，若變壓器在調換潛油泵后可以正常運行，那就說明了該方案的有效性，相反，若是不能正常工作，就要對其進行更加細致的處理。

結論：綜上所述，變壓器是保障電網正常運行的重要設備，為了保證其正常運行，相關工作人員應該及時對其進行檢修。在實際檢修中，若出現(xiàn)油色譜試驗數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象，就要結合特殊氣體分析法、三比值法，判斷出變壓器故障是屬于放電性故障、火花性故障還是絕緣受潮故障，并根據(jù)判斷結果及時的進行排查與處理。

參考文獻：

[1]張江，李丹.電廠變壓器油色譜異常的分析與處理[J].新型工業(yè)化，2018，8（11）：43-46.

[2]張雷.電廠變壓器油色譜異常的分析及處理[J].通信電源技術，2020，37（01）：266-267.