陳曉暉　夏瓊

摘要：電力系統(tǒng)中的變壓器主要為油浸變壓器，如果內(nèi)部出現(xiàn)潛伏性故障，那么油紙就會(huì)出現(xiàn)烴類氣體，如果變壓器發(fā)生故障，那么絕緣油就會(huì)局部放電，在熱作用影響下，變壓油就會(huì)分解成為不同的有機(jī)低分子氣體，將油色譜分析判斷法應(yīng)用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器中存在的各類潛伏性故障。在應(yīng)用該種分析措施時(shí)，需要根據(jù)變壓器設(shè)備的運(yùn)行情況與試驗(yàn)數(shù)據(jù)來調(diào)整分析方式。文章闡述了利用油色譜分析判斷變壓器故障的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：油色譜分析法；變壓器故障；處理思路；油浸變壓器；變壓油

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0076-02

在社會(huì)的發(fā)展之下，電能與人們生活與生產(chǎn)之間的聯(lián)系變得越來越緊密，電力也成為了社會(huì)發(fā)展的重要支撐力量，一旦出現(xiàn)大面積停電，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將會(huì)造成不可估量的影響。變壓器是電網(wǎng)的核心部件，如果變壓器出現(xiàn)故障，就會(huì)給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來安全隱患，因此，必須要做好變壓器故障的檢測(cè)工作。采用油色譜分析法來分析變壓器油溶解氣體含量能夠分析出變壓器內(nèi)部故障問題，避免變壓器發(fā)生損壞，下面就針對(duì)油色譜分析判斷變壓器故障的方式與處理思路進(jìn)行深入的分析。

1 變壓器故障類型與特征氣體分析

1.1 變壓器故障類型

1.1.1 變壓器過熱故障。在絕緣材料裂化以及絕緣性能惡化等因素的影響下，變壓器很容易出現(xiàn)過熱故障的問題，這種問題可以分為固體絕緣過熱與裸金屬過熱兩種類型，只要分析出一氧化碳與二氧化碳的含量即可輕易分析出過熱故障的類型。

1.1.2 放電故障。根據(jù)放電強(qiáng)弱，變壓器放電故障可以分為高能放電、低能量放電與局部放電三種

類型。

在出現(xiàn)電弧放電問題之后，產(chǎn)生的氣體主要為氫氣、乙炔、甲烷、乙烯，該種故障時(shí)間短，一般色譜法很難分析。局部放電主要發(fā)生于套管與互感器之中，導(dǎo)致局部放電的因素主要為制造工藝不過關(guān)、維護(hù)不當(dāng)、設(shè)備受潮，在發(fā)生局部放電時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要為氫氣與甲烷。

1.2 特征氣體

在變壓器出現(xiàn)故障后，主要的特征氣體是氫氣，其他氣體成分并不高。

2 油色譜分析原理

在電力系統(tǒng)之中，變壓器主要為油浸變壓器，如果內(nèi)部出現(xiàn)潛伏性故障，那么油紙就會(huì)出現(xiàn)烴類氣體，如果變壓器發(fā)生故障，那么絕緣油就會(huì)局部放電，在熱作用影響之下，變壓油就會(huì)分解成為不同的有機(jī)低分子氣體，這些氣體會(huì)溶解于變壓器油之中，因此，變壓器故障位置絕緣油含量會(huì)出現(xiàn)變化。

在變壓器位置抽取樣油，對(duì)其中的氣體含量與成分進(jìn)行分析即可判斷出變壓器是否出現(xiàn)故障，在應(yīng)用油色譜分析法時(shí)，先需要將樣油采集至相關(guān)的容器，再分離油氣，來分析其色譜情況。

3 變壓器故障的分析與處理

某電力企業(yè)變壓器在2004年投入使用，2013年開展例行試驗(yàn)結(jié)果顯示變壓器運(yùn)行無異常，在2014年迎峰度夏前利用油色譜進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，總烴超過標(biāo)準(zhǔn)，提示變壓器出現(xiàn)了熱性故障。

3.1 油色譜分析結(jié)果

在上述變壓器之中，二氧化碳與一氧化碳含量并無顯著增加，其熱點(diǎn)溫度為749℃，根據(jù)三比值法可以確定該變壓器出現(xiàn)了高溫局部過熱故障問題，導(dǎo)致該種故障產(chǎn)生的原因主要是由于低壓側(cè)引線接觸問題或者高壓側(cè)分接開關(guān)接觸問題引致，還有可能是由于漏磁環(huán)流、鐵芯多點(diǎn)接地以及鐵芯局部短路引致。根據(jù)四比值法可以確定變壓器故障產(chǎn)生的原因是由于鐵件與油箱中出現(xiàn)磁路故障，油色譜分析結(jié)果顯示，變壓器裸金屬出現(xiàn)了高溫過熱故障問題，基本可以判斷為磁路故障。

使用油色譜分析法對(duì)鐵芯紅外測(cè)溫、電氣試驗(yàn)、接地電流、負(fù)荷問題進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，近月內(nèi)鐵芯接地電流在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，因此，鐵芯無多點(diǎn)接地問題，整個(gè)油箱中的溫度均勻，基本上無明顯過熱點(diǎn)，因此，變壓器故障并非是由于漏磁環(huán)流導(dǎo)致的磁路故障。在變壓器側(cè)無功負(fù)荷不變的情況下，總烴量依然在增長，這就能夠?qū)㈦娐饭收吓懦?，在將主變壓器停止運(yùn)行后開展鐵芯絕緣試驗(yàn)與直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，此次變壓器故障并非由于鐵芯多點(diǎn)接地引發(fā)，與電路故障也無顯著關(guān)系，是由于鐵芯局部短路造成的環(huán)流發(fā)熱引致。

3.2 吊罩檢查結(jié)果分析

油色譜分析結(jié)果顯示，在線圈邊緣位置發(fā)生了過熱變色的問題，變壓器容量較大，很容易出現(xiàn)漏磁問題，這種問題多出現(xiàn)于變壓器線圈端部之中，漏磁會(huì)產(chǎn)生渦流，致使線圈側(cè)邊緣發(fā)生了過熱變色的問題，由于開采位置使用了不導(dǎo)磁鋼板，因此不會(huì)出現(xiàn)過熱問題。同時(shí)，并聯(lián)接地位置鐵芯與引線接地部分出現(xiàn)了高溫過熱以及銅片燒斷的問題，將引線拆除后對(duì)其絕緣性能檢查，結(jié)果顯示故障位置兩級(jí)鐵芯絕緣性能消失。解體檢查結(jié)果顯示，在靠近油道位置與兩極位置鐵芯硅鋼片發(fā)生了過熱變色問題。由于變壓器容量較大，就需要在鐵芯內(nèi)部設(shè)置出不同的絕緣紙板與油道，就需要在鐵芯位置引出接地銅皮，由于銅皮處在鐵芯中間位置，在出現(xiàn)短路問題時(shí)循環(huán)電流會(huì)較大，這就導(dǎo)致一些硅鋼片和接地銅片發(fā)生過熱與變色的問題，致使接地銅片被燒斷。

3.3 故障處理措施

根據(jù)檢查結(jié)果，可以將鐵芯的并聯(lián)接地模式轉(zhuǎn)化成為串聯(lián)接地模式，減少硅鋼片數(shù)量，縮小鐵芯面積，接著更換燒壞的鐵芯重疊碟片與硅鋼片，對(duì)整個(gè)油道進(jìn)行二次布置，避免由于上述問題導(dǎo)致油道發(fā)生短路。在漏磁產(chǎn)生位置，為了減小漏磁面積、切斷渦流路徑，需要及時(shí)更換開槽。在完成更換工作之后，即可過濾變壓器油，在完成修復(fù)工作之后，變壓器靜置24小時(shí)，再開展油色譜復(fù)試與電氣試驗(yàn)工作，結(jié)果顯示，油色譜與電氣試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 故障分析過程中的注意事項(xiàng)

在分析變壓器是否出現(xiàn)故障，就需要對(duì)氣體分析結(jié)果的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如果其中某一項(xiàng)指標(biāo)超過了標(biāo)準(zhǔn)值，都必須要注意，但是這也并非是判斷故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)。舉例來說，部分設(shè)備某種氣體含量超過標(biāo)準(zhǔn)值，也并非確定設(shè)備出現(xiàn)了故障，該種問題出現(xiàn)的原因也可能由于外來干擾的影響。再如，某些氣體雖然低于標(biāo)準(zhǔn)值，但是增長速度卻十分迅速，也需要加強(qiáng)注意。

如果油中存在含有烴類與氫的氣體，但是處在標(biāo)準(zhǔn)值之下，且氣體成分穩(wěn)定，未出現(xiàn)其他的發(fā)展趨勢(shì)，那么即可認(rèn)為變壓器的運(yùn)行是正常的。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值，需要根據(jù)變壓器運(yùn)行的實(shí)際情況來判斷，如果并未絕緣與電路問題，就能夠緩?fù)＿\(yùn)檢查。此外，在應(yīng)用油色譜分析法時(shí)，要重點(diǎn)注意到其中一氧化碳和二氧化碳的比值與含量問題，變壓器在長期運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳，這種含量與變壓器運(yùn)行時(shí)間密切相關(guān)，還會(huì)受到溫度、運(yùn)行負(fù)荷以及設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素的影響，因此，很難針對(duì)此制定標(biāo)準(zhǔn)值。一般情況下，如果開放式變壓器中一氧化碳含量不足300μL/L，二氧化碳與一氧化碳之比在7左右，那么就是正常的范圍。

3.5 故障產(chǎn)氣速率判斷方式

變壓器故障的發(fā)展屬于一種過程，如果僅僅使用油色譜分析法是很難確定出故障問題，如果要分析氣體標(biāo)準(zhǔn)值，但是氣體增長速度快，就必須要分析故障位置產(chǎn)氣速率。在分析過程中，需要嚴(yán)格遵循《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》，這對(duì)于變壓器故障的分析有著積極的效用。如果變壓器中總烴產(chǎn)氣速率超過10%必須要格外注意，可能變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了故障，如果產(chǎn)氣速率超過40μL/L那么就提示變壓器之中出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障。

3.6 三比值分析法

三比值分析法是改進(jìn)過的羅杰斯比值法，在采用該種方法分析時(shí)，需要注意到兩個(gè)問題：（1）氣體含量正常的變壓器比值與故障的判斷并無顯著關(guān)系；（2）在油中氣體成分含量較高的情況下，氣體成分濃度大于靈敏度極限值十倍以上，且分析結(jié)果顯示變壓器內(nèi)部有故障，才能夠使用三比值法，如果在不確定變壓器存在故障的前提下就使用三比值法，那么就可能出現(xiàn)誤判的情況。

4 結(jié)語

總而言之，將油色譜分析判斷法應(yīng)用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器中存在的各類潛伏性故障，在應(yīng)用該種分析措施時(shí)，需要根據(jù)變壓器設(shè)備的運(yùn)行情況與試驗(yàn)數(shù)據(jù)來調(diào)整分析方式，綜合分析變壓器運(yùn)行過程中存在的問題，得出最為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)制定出針對(duì)性的解決措施，保障電壓器運(yùn)行的安全性與可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：陳曉暉（1972-），男，湖南新寧人，國網(wǎng)湖南省電力公司邵陽供電分公司工程師，研究方向：變電檢修。