摘 要：隨著我國工業(yè)科技的快速發(fā)展，對于電力行業(yè)來說，變壓器是輸電系統(tǒng)的重要組成部門，變壓器設(shè)備的優(yōu)劣直接決定了輸電系統(tǒng)的質(zhì)量。為了保障整個供電網(wǎng)的正常運(yùn)行，需要對變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行正確的判斷，對于發(fā)生的故障應(yīng)及時做出反應(yīng)。在變壓器的運(yùn)行狀態(tài)分析中，油色譜分析技術(shù)是主要的分析途徑。對油色譜的變化規(guī)律進(jìn)行分析和總結(jié)，對于判斷和檢測故障有重要的作用。

關(guān)鍵詞：變壓器故障；分析診斷；油色譜分析技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0050-02

大型變壓器是供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，變壓器運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)估水平、正確判斷和解決故障，可以直接影響到整個供電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。

現(xiàn)階段，我國在供電行業(yè)中運(yùn)用無人值班變電站的數(shù)量越來越多。隨著這種技術(shù)的深入發(fā)展，帶電進(jìn)行監(jiān)測作業(yè)技術(shù)和在線監(jiān)測變壓器技術(shù)，得到了不同程度的推廣和運(yùn)用。對變壓器運(yùn)行狀態(tài)判斷的核心目的是記錄、分類和評價變壓器的信息。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，可以及時根據(jù)記錄信息進(jìn)行修理，在筆者看來，運(yùn)行狀態(tài)的分析是進(jìn)行檢測修理的基礎(chǔ)。利用變壓器運(yùn)行狀態(tài)分析技術(shù)，可以實時掌握變壓設(shè)備的運(yùn)行，為供電系統(tǒng)提供早期故障的報告。

1 使用油色譜分析技術(shù)進(jìn)行變壓器分析的必要性

在運(yùn)用油色譜分析技術(shù)進(jìn)行變壓器故障判斷時，需要先從處于運(yùn)行狀態(tài)的變壓器本體中抽取油樣，然后對油樣中所包含的氣體進(jìn)行分離分類，最后根據(jù)分析出來的結(jié)果報告來進(jìn)行變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判斷。一般情況下，可以得出變壓器故障的原因以及故障類別。當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，其中的油樣應(yīng)當(dāng)只含有較少的一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮氣等空氣常見物質(zhì)。當(dāng)變壓器處于故障狀態(tài)時，油樣中的物質(zhì)會發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和烴類氣體，這種故障一般是由變壓器內(nèi)部溫度過高、受潮和放電反應(yīng)導(dǎo)致的。

在進(jìn)行故障判斷時，通常是將產(chǎn)生的烴類氣體提取出來，進(jìn)行油樣色譜分析。這種分析方式能為供電系統(tǒng)提供早期的變壓器故障報告，是保障變壓器正常運(yùn)行的重要方式。當(dāng)變壓器內(nèi)部的油樣出現(xiàn)上述問題時，此時的機(jī)械故障還屬于初級階段，不會對供電質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，所以不能用電氣試驗進(jìn)行檢測。與電氣試驗相比，油色譜分析法就更為實用，它能準(zhǔn)確、靈敏地發(fā)現(xiàn)變壓器的運(yùn)行故障問題。這種速度是電氣試驗不能達(dá)到的，正因為它的諸多優(yōu)勢，能迅速、準(zhǔn)確的找到問題，才能在電器行業(yè)大面積推廣使用起來。

2 運(yùn)用油色譜分析技術(shù)進(jìn)行變壓器故障分析

根據(jù)筆者的調(diào)查，一般情況下，變壓器內(nèi)部的故障原因可以分為兩類，一種是放電反應(yīng)，另一種是過熱反應(yīng)。在過熱反應(yīng)中，可以按照溫度的大小，分為高溫過熱、中文過熱和低溫過熱三種。在放電反應(yīng)中，可以按照性質(zhì)的不同，分為火花放電、電弧放電荷局部放電三種。

2.1 過熱反應(yīng)

產(chǎn)生過熱反應(yīng)故障的原因有三種，分別是導(dǎo)體故障、電磁路故障和觸點接觸不良故障。如果過熱故障沒有涉及到固體絕緣的狀況時，油樣中產(chǎn)生的氣體分子主要是相對質(zhì)量較小的烴類氣體。以甲烷這種物質(zhì)為代表，參雜有，這兩種物質(zhì)相加之和通常情況下是整個烴類氣體的80%作用。當(dāng)故障點的溫度比較高，一般情況下高于500 ℃時，氫氣和的含量會急劇增加。當(dāng)嚴(yán)重過熱時，一般情況下溫度高于800 ℃。油樣中的含量會下降。當(dāng)故障點的溫度較低時，甲烷的含量最多。如果涉及到固體絕緣，產(chǎn)生過熱現(xiàn)象時，油樣中產(chǎn)生的氣體除了上述說的之外，還有一氧化碳和二氧化碳。

2.2 放電故障

對于放點故障來說，可以分為火花放電、電弧放電和局部放電三種。

①火花放電。這種放電現(xiàn)象主要是由一種間歇性的放電故障引起的。按放電能量來劃分，屬于低能放電的范疇，油樣中產(chǎn)生的氣體總烴量較低。氣體的主要成分是和氫氣，緊隨其后的是甲烷和。間歇性放電故障包括幾種，按照性質(zhì)來劃分，大致可以分成開關(guān)撥叉懸浮電位放電、鐵芯接地不良引發(fā)的懸浮電位放電等。

②電弧放電。這種放電現(xiàn)象主要是由于層間和現(xiàn)匝之間絕緣被擊穿、過電壓引發(fā)變壓器內(nèi)部閃絡(luò)、分接開關(guān)飛弧、電容屏被擊穿等原因。在這種故障現(xiàn)象中，油樣的主要成分是氫氣，緊隨其后的是甲烷。

③局部放電。這種放電現(xiàn)象主要是由于絕緣材料內(nèi)部被電流擊穿，造成局部短路的放電現(xiàn)象，按照性質(zhì)來劃分，可以分為油中氣泡放電和氣息放電兩種。產(chǎn)生這種放電現(xiàn)象的主要原因是外界環(huán)境過于潮濕，使變壓器設(shè)備受潮，或者是變壓器在生產(chǎn)過程中，工藝不精和維護(hù)工作錯誤引起的。在這種故障現(xiàn)象中，油樣的主要成分是氫氣，緊隨其后的是甲烷。

3 產(chǎn)生故障的原因

3.1 故障分析

基于上述所說的相關(guān)規(guī)定，油色譜分析技術(shù)的數(shù)據(jù)主要有兩類，第一類是特征氣體的產(chǎn)生速度，產(chǎn)生氣體的速度可以分為相對產(chǎn)氣體速率和產(chǎn)氣體速率。另一種是特征氣體在油樣中的含量，接下來以筆者調(diào)查的某單位為例來分析故障原因。筆者將兩種數(shù)據(jù)特征氣體含量總結(jié)歸納見表1。

特征氣體的產(chǎn)生速率的單位是ml/d，通過這個計量單位我們可以知道，產(chǎn)生速率就是某個特征氣體一天之內(nèi)的平均值。這種計算公式如下：

？酌？駐=■

公式中，C2-C1是兩次抽取油樣中氣體的含量，cm3；

？駐L是兩次抽取油樣的時間間隔，d；

M代表變壓器中設(shè)備的總體油量，ml；

？籽代表油的密度，是一個固定常數(shù)。

此單位產(chǎn)生特征氣體的絕對速率注意值總結(jié)見表2。

產(chǎn)生氣體的速率，也就是每個月內(nèi)油量中某個特征氣體的含量增加的值，與原來的含量值報分?jǐn)?shù)的平均值，計算公式如下：

？酌？駐=■×■×100%

其中，C2和C1是兩次取樣的氣體含量，cm3；？駐L是兩次取樣的時間間隔，d。

3.2 故障判斷

根據(jù)上述所說的特征性氣體含量的分析，我們可以進(jìn)行故障性質(zhì)判斷。

①這個電廠車間如果變壓器內(nèi)部的油樣中氫氣的含量較高，根據(jù)上述所說的判斷方法，可以得出，變壓器主要是受外部潮濕的影響。

②這個變壓器油樣中如果總體烴類含量中，甲烷占據(jù)的比重較大。除此之外，還摻雜有氫氣的產(chǎn)生，根據(jù)上述所說的判斷方法，我們可以得出，這種故障原因?qū)儆诘湍芰?、低密度的放電故障。站在放電類別的角度來論述，屬于局部放電范疇。

③這個變壓器油樣中如果產(chǎn)生的氣體中存在乙烷，根據(jù)上述所說的判斷方法，可以得出這種故障現(xiàn)象屬于火花放電和電弧放電故障。

④這個變壓器油樣中如果產(chǎn)生的氣體中乙烷的含量較高，根據(jù)上述所說的判斷方法，可以得出這種故障現(xiàn)象屬于過熱性故障的范疇。

⑤這個變壓器油樣中如果產(chǎn)生的氣體中一氧化碳和二氧化碳的含量較高，那么基于故障分類來說，有以下幾種原因：

第一種可能屬于電故障和熱故障部位中絕緣介質(zhì)參雜了進(jìn)去。這樣就會使油樣中出現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳。

第二種可能是變壓器處于運(yùn)行過程中，油樣吸收了空氣中的二氧化碳。

第三種可能是絕緣物質(zhì)發(fā)生老化現(xiàn)象，或者是油樣中發(fā)生了氧化反應(yīng)，促使油樣中一氧化碳和二氧化碳的含量處于較高的狀態(tài)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，上述筆者對于一氧化碳和二氧化碳的含量沒有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，注意值也沒有同意，這只是一種粗略的規(guī)定方式。對于開放式的變壓器來說，油樣中二氧化碳的含量不超過300 ml/l時，就證明變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。對于使用時間較長的變壓器來說，在較為惡劣的環(huán)境下，變壓器油樣中一氧化碳和二氧化碳值稍稍高出標(biāo)準(zhǔn)值，這屬于正?，F(xiàn)象。

4 結(jié) 語

變壓器運(yùn)用了油色譜分析技術(shù)，對監(jiān)測處于運(yùn)行狀態(tài)中變壓器內(nèi)部是否處存在潛在的運(yùn)營故障因素來說，具有很重要的作用。在筆者看來，油色譜分析技術(shù)是保障變壓器運(yùn)營安全的重要途徑，但是油色譜分析技術(shù)同樣具有不全面型，所以不能單憑這種分析技術(shù)來判斷變壓器故障類型。在判斷時，我們應(yīng)當(dāng)考慮檢修狀態(tài)和電氣試驗結(jié)果的因素，將三者綜合起來利用，才能對變壓器故障類型做出較為完善的分析結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張媛，喻廣晴，連鴻松.油色譜分析技術(shù)在變壓器故障分析診斷中的應(yīng)用[J].能源研究與管理，2011，（1）.

[2] 崔久波，賈斌，范慶生.油色譜分析技術(shù)在變壓器故障診斷中的應(yīng)用[J].科技信息，2011，（12）.

[3] 王繼偉.大型變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用分析[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.