關(guān)于油氣分析電力變壓器故障診斷的研究

王舒

摘? 要：電力變壓器在長期使用運行過程中，固體絕緣材料和變壓器油處于電場、熱和氧、濕度、溫度等環(huán)境，受次影響，不斷老化，能夠分解出少量的H2、CH4、CO和CO2等氣體，慢慢溶解于變壓器油中，致使混合氣體密度不斷增加，根據(jù)變壓器油中的氣體含量及變化速度能夠及早發(fā)現(xiàn)絕緣材料及變壓器油的老化程度，進而實現(xiàn)對變壓器發(fā)生故障的預判診斷，有效地防止事故發(fā)生。本文就油氣分析電力變壓器故障診斷的方法措施進行研究。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;油中氣體分析;故障診斷

電力傳輸系統(tǒng)主要的設備就是油氣變壓器，電網(wǎng)的安全平穩(wěn)和可靠的運行，跟油氣變壓器的工作質(zhì)量狀況息息相關(guān)，油氣變壓器正常健康運行、運轉(zhuǎn)，才能夠保障發(fā)電廠生產(chǎn)的電能通過輸變電網(wǎng)，順利到達電力客戶端，對經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提供綠色能源和動力。通過變壓器油中積累殘留的H2、C2H2、C2H4、CH3、CO和CO2等氣體成分的含量密度變化的分析，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗，能夠判斷出絕緣部件、變壓器等的老化變化現(xiàn)狀，進而實現(xiàn)對油氣變壓器預期故障的有效診斷，有利于電力設備有準備地進行養(yǎng)護維護，確保電力能源供應正常順利。

1油氣分析電力變壓器故障診斷的工作原理

當前，輸變電網(wǎng)中普遍采用的變壓器為油浸式變壓器，這來變壓器的主要絕緣材料就是油，同時，油也是變壓器運行工作狀態(tài)下，控制溫度，確保變壓器安全運行的主要保障措施。油氣分析電力變壓器故障診斷的工作原理就是通過對變壓器油中混合氣體含量分析診斷變壓器部件老化故障的具體表現(xiàn)。

1.1油浸式變壓器的組成結(jié)構(gòu)

目前，在城鄉(xiāng)居民生活、軌道交通以及工礦企業(yè)的輸變電網(wǎng)改造中，應用的組合式變壓器、預裝式變電站使用的變壓器中。廣泛應用的變壓器就是油浸式變壓器，主要有12種部件組成，即：（1）鐵芯;（2）繞組;（3）油箱;（4）油枕;（5）呼吸器;（6）防爆管;（7）散熱器;（8）絕緣套管;（9）分接開關(guān);（10）氣體繼電器;（11）溫度計;（12）凈油器等。其中，油箱是變壓器的外殼，也是變壓器油的容器。一般用厚度為10㎜左右的鋼板焊制而成。油箱分為平頂式、拱頂式兩種結(jié)構(gòu)。中小型變壓器的裝配制造多使用平頂式油箱。大型變壓器的裝配制造多用拱頂式油箱。油箱一般做成橢圓形，內(nèi)壁焊接槽鋼、工字鋼材料的水平腰箍或者垂直加強帶，以增加機械強度，減少油量。小容量變壓器在油箱上配裝散熱器。大容量變壓器設置安裝散熱器的法蘭，另裝加載潛油泵和風扇的散熱器。

1.2變壓器油的作用

變壓器油是設備需要的主要絕緣物質(zhì)，硅鋼片層間長期浸入變壓器油，滲入其中，油的彈性緩沖，使變壓器噪聲小。變壓器過負荷信號動作的溫度控制是靠油對溫度的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的，一般有油浸自冷式控溫、油浸風冷式控溫和強迫循環(huán)式控溫3種方式，自冷式控制調(diào)節(jié)溫度就是靠油的對流帶散發(fā)熱量。風冷式控制調(diào)節(jié)溫度基于自冷式加風扇對油箱、油管吹風散熱。強迫油循環(huán)式溫度調(diào)節(jié)控制用油泵把變壓器熱油抽出外冷卻循環(huán)降溫。油浸變壓器應在規(guī)定的冷卻環(huán)境中才能安全運行，頂層油溫≤90℃，一般報警設在80℃，監(jiān)測溫度不宜長期≥85℃，主要防止變壓器絕緣老化較快。因此，加裝綜側(cè)儀，要每月下載數(shù)據(jù)，對過負荷趨勢進行分析，有必要更要縮短數(shù)據(jù)下載周期，測算分析過負荷期間變壓器油的溫度，診斷故障隱患，檢查過負荷原因，確保設備安全生產(chǎn)。

2油氣分析電力變壓器故障診斷的工作原理

變壓器油箱內(nèi)以油為主的絕緣介質(zhì)材料在長期運行中，尤其是過負荷狀態(tài)下運行，絕緣材料受電場、溫度、濕度等環(huán)境條件的作用，發(fā)生老化（化學變化），就會產(chǎn)生H2、C2H2、CH5、C2H4、CH3、CO和CO2等氣體，溶解在油內(nèi)，不同絕緣介質(zhì)發(fā)生化學反應的速率程度，產(chǎn)生的氣體品種在混合氣體總數(shù)的占比是不同的，因而，在對油浸變壓器設備進行故障診斷時，運用C2H2與C2H4的比值，CH5與H2的比值，C2H4與C2H6比值，三種比值的大小，分析判斷變壓器的故障隱患發(fā)生的趨勢。綜測儀能夠監(jiān)測到油內(nèi)的各種氣體成分的變化數(shù)據(jù)信息，計算機數(shù)據(jù)處理器，按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)程，分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對變壓器故障發(fā)生趨勢或者隱患存在的檢測診斷。由于油內(nèi)積存的CO和CO2氣體都是高溫狀態(tài)下變壓器油的產(chǎn)物，跟其他絕緣部件材料沒有直接關(guān)系，檢測軟件直接根據(jù)C2H2/C2H4、CH5/H2、C2H4/C2H6三個比值進行故障診斷分析。

3油氣分析電力變壓器故障診斷的探究

一般的發(fā)電廠變電站、城鄉(xiāng)、工礦企業(yè)的供電線網(wǎng)中，均使用油浸變壓器作為電力傳輸?shù)闹饕O備，其工作狀態(tài)下，發(fā)生故障有兩種形式，一種是外部故障，表現(xiàn)為部件的破損、變形或者腐蝕引發(fā)的短路、高溫，或者雷害的作用造成供電中斷;另一種就是內(nèi)部故障，也就是變壓器油箱內(nèi)部的部件發(fā)生短路，導致變壓器燒毀或者爆炸，發(fā)生事故;油箱內(nèi)部部件的短路就是固體絕緣物質(zhì)發(fā)生了化學反應，物質(zhì)結(jié)構(gòu)有了改變，失去了絕緣功能，導致部件短路。要對變壓器內(nèi)部部件故障進行有效的診斷分析，分別采用以下措施：

① 用色譜檢測儀檢測分析變壓器油中溶解的H2、C2H2、CH5、C2H4、CH3、CO和CO2等氣體含量，得出準確數(shù)值。

② 利用改良三比值技術(shù)分析C2H2/C2H4、CH5/H2、C2H4/C2H6，的結(jié)果，進行故障的判斷和排除。

③ 經(jīng)過分析、判斷，對故障隱患的存在，機故障發(fā)生的趨勢，進行預測，及時改進維護措施，確保變壓器安全運行。

結(jié)束語：

綜上所述，油氣分析電力變壓器故障診斷的技術(shù)在信息技術(shù)的支持下，應用了軟件分析和大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，所以我們需要不斷探討研究，與時俱進，實現(xiàn)對變壓器發(fā)生故障的預判診斷。

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