根據(jù)油色譜分析結(jié)果的微小變化查找變壓器的隱形缺陷

吳鶯

摘要：針對(duì)進(jìn)廠檢修的變壓器，利用色相色譜技術(shù)對(duì)汽化后的氣體進(jìn)行了分析，利用特征氣量法和比例法，對(duì)汽油機(jī)的組分、不同的氣體成分進(jìn)行檢測(cè)，從而確定了變壓器在大修后的安全運(yùn)行，并減少了出廠的變壓器故障率。

關(guān)鍵詞：變壓器;色相色譜技術(shù);安全運(yùn)行;故障率

1.變壓器油的作用

變壓器油是一種原油的分餾產(chǎn)品，目前國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是GB2536，《電工流體變壓器和開(kāi)關(guān)用的未使用過(guò)的礦物絕緣油》，按油品的不同，將其劃分為10、25、45三個(gè)等級(jí)。10#變壓器油為石蠟基，25#變壓器油為中間基或環(huán)烷基油，45#變壓器油為環(huán)烷基油。在變壓器中的應(yīng)用主要包括：

散熱和冷卻功能：當(dāng)變壓器在帶電時(shí)，因線圈中有電流流過(guò)，會(huì)產(chǎn)生“銅損”與“鐵損”，從而導(dǎo)致熱聚集、升溫。若不加以排泄，線圈內(nèi)的溫度勢(shì)必會(huì)升高，超過(guò)一定的溫度，就會(huì)破壞線圈與鐵心之間的絕緣層，從而引起短路，從而導(dǎo)致變壓器的故障。變壓器油具有較高的比熱、較低的移動(dòng)粘度、較好的導(dǎo)熱性，能通過(guò)絕緣介質(zhì)或直接傳輸?shù)阶儔浩鞅倔w。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變壓器油溫升高，其比重隨之下降，通過(guò)本身的對(duì)流或外界的強(qiáng)制循環(huán)，高溫的油液從變壓器器體內(nèi)部向上流動(dòng)，而下端的變壓器油則隨之上浮。高溫高的油流通過(guò)變壓器周?chē)纳崞?，將熱量傳?dǎo)至外部，以實(shí)現(xiàn)散熱，確保變壓器的正常工作。

絕緣、防潮、抗氧化性：目前最常見(jiàn)的環(huán)烷基變壓器油是以環(huán)烷烴為主，它具有高介電常數(shù)，低介質(zhì)損耗，高絕緣性能。有數(shù)據(jù)表明，空氣的介電系數(shù)是1.0，變壓器油的介電系數(shù)是2.2～2.4。變壓器整體浸泡在變壓器油中，絕緣強(qiáng)度得到很大的提高，能更好地保障變壓器的安全工作。變壓器油在空氣和濕氣的腐蝕下不會(huì)迅速老化，把絕緣材料浸泡在變壓器油里，可以把鐵心、線圈等部件與空氣、濕氣隔絕，防止潮濕。在絕緣材料中填充變壓器油，能降低容易被氧化的纖維素所吸收的氧氣，從而保護(hù)鐵芯、線圈和固體絕緣部件的氧化。

變壓器內(nèi)部故障的診斷：隨著實(shí)際工作的不斷發(fā)展，人們已實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行檢測(cè)的目標(biāo)。變壓器油中的氣體有兩個(gè)來(lái)源：（1）在使用過(guò)程中，由于多種因素的作用，變壓器內(nèi)部的絕緣材料逐漸分解、變質(zhì)，分解后的產(chǎn)品大多溶于變壓器油中。（2）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，變壓器機(jī)油和固體絕緣物質(zhì)會(huì)在不同程度上產(chǎn)生一定的特性氣體，這是發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的氣體。通過(guò)對(duì)變壓器油中的氣體的定期監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)和分析變壓器內(nèi)部的情況。

2.變壓器油色譜分析原理

變壓器油的色譜分析技術(shù)，是基于石油中的溶解氣體類(lèi)型，以及與變壓器內(nèi)部故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)氣體的成分和成分，對(duì)變壓器的故障類(lèi)型、故障部位、故障發(fā)展趨勢(shì)、嚴(yán)重性等進(jìn)行分析。它是檢驗(yàn)變壓器的潛在失效和威脅，保證其在實(shí)際操作中的安全和穩(wěn)定。

變壓器油是從石油中分離出來(lái)的一種礦物油，它含有礦物絕緣油和固體型有機(jī)絕緣材料。在變壓器油的日常運(yùn)行中，變壓器油中的絕緣油和其它絕緣材料會(huì)慢慢地發(fā)生老化，并伴隨著少量的氣體如氫氣、乙烷、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，這種氣體的排放量會(huì)迅速增加。

一般地，對(duì)于諸如H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、 CO、CO2等對(duì)故障診斷有實(shí)用價(jià)值的氣體稱(chēng)為總烴。從變壓器油中溶解的氣體成分來(lái)判別故障的具體情形，變壓器油中的溶氣色譜法是一種用于充油電器設(shè)備潛在失效的檢測(cè)手段，目前已經(jīng)被廣泛使用，各種技術(shù)文章都對(duì)其使用方法進(jìn)行了探討。

3.新裝變壓器油指標(biāo)超標(biāo)的原因及處理措施

高質(zhì)量的氫氣：經(jīng)色譜法檢測(cè)，H2含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但其它組分未增加時(shí)，可以大致判定變壓器油含水量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。為了更好的鑒別，可以對(duì)變壓器油進(jìn)行微水分析，并對(duì)其進(jìn)行擊穿電壓測(cè)試。若油液擊穿電壓下降，含氫量的變化晚于微水含量，則由于含氫量與含氫濃度成正相關(guān)，因此可以進(jìn)一步證實(shí)，由于含氫能力的提高會(huì)引起含氫量的升高。如果出現(xiàn)這種情況，首先要檢查變壓器的氣密性，避免由于變壓器的氣密性不合格而使變壓器內(nèi)的變壓器油與大氣發(fā)生接觸，從而使變壓器的水分含量增加。確定氣密性良好后，應(yīng)進(jìn)行熱油循環(huán)，所選擇的油循環(huán)裝置應(yīng)使變壓器進(jìn)油口油溫符合設(shè)備制造商的規(guī)定。應(yīng)該注意到，因?yàn)樵谠O(shè)備受潮時(shí)，固態(tài)絕緣材料的含水率要高于石油的幾倍，并且兩者間的濕度有一個(gè)比較的平衡。若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的熱油循環(huán)，其微水指數(shù)仍高于正常值，就有理由認(rèn)為是絕緣材料受潮，因此，必須根據(jù)絕緣試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)變壓器內(nèi)的固體絕緣進(jìn)行烘干。

生成乙炔：一般是在800攝氏度以上的變壓器油中發(fā)生熱分解的產(chǎn)物，也就是在油中發(fā)現(xiàn)乙炔是一種典型的放電或高溫失效。通常情況下，變壓器油是極少數(shù)的，但是，有時(shí)變壓器內(nèi)部沒(méi)有故障，因?yàn)槠渌?，也可能?huì)產(chǎn)生乙炔，并且這種情況下，變壓器的乙炔含量通常都比較低。由于變壓器沒(méi)有通過(guò)操作，所以排除了在操作過(guò)程中產(chǎn)生乙炔的原因。在開(kāi)始使用之前，變壓器油中會(huì)產(chǎn)生乙炔，這有如下的原因：

（1）變壓器本體及附件出廠時(shí)，殘留的機(jī)油中含有乙炔。如果生產(chǎn)企業(yè)所供應(yīng)的變壓器油本身就包含乙炔，或者在出廠之前進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、局放試驗(yàn)時(shí)發(fā)生放電而生成的乙炔等。對(duì)此，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的變壓器本體殘留油進(jìn)行分析，并使用符合標(biāo)準(zhǔn)的同型號(hào)變壓器油清洗附件。

（2）由于現(xiàn)場(chǎng)的石油處理裝置。比如，由于過(guò)濾器的加熱部件發(fā)生故障，或者由于油泵停止運(yùn)行，所以加熱部件仍然在運(yùn)行，所以在加熱器中導(dǎo)致了油的過(guò)熱分解。這就需要對(duì)油循環(huán)進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控。

結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了變壓器油在變壓器的穩(wěn)定化過(guò)程中的作用，闡述了它的工作原理，并從理論上探討了它在新裝變壓器油指標(biāo)超標(biāo)時(shí)的故障診斷中所扮演的角色，并提出了相應(yīng)的解決辦法。變壓器是我國(guó)電力工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，它的地位是無(wú)可取代的。利用變壓器油層析分析的結(jié)果，監(jiān)測(cè)變壓器的內(nèi)部情況，確保裝置的正常工作，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陸培鈞. 根據(jù)油色譜分析結(jié)果的微小變化查找變壓器的隱形缺陷[J]. 變壓器， 2008， 45（9）：2.