趙峰

摘 要：變壓器是保證電網(wǎng)正常供電的重要設(shè)備，其檢修工作是電廠的重要任務(wù)之一，但在實(shí)際的操作中，變電器的維修工作難度較大?；诖?，本文簡(jiǎn)述了應(yīng)用油色譜進(jìn)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(yīng)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(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變壓器油;色譜試驗(yàn);故障處理

引言：隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)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(gè)電網(wǎng)安全運(yùn)行的設(shè)備，其重要性不言而喻。因此，對(duì)變壓器油色譜故障的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)異常數(shù)據(jù)確定相關(guān)的故障類型和處理方法，有助于維修人員迅速的進(jìn)行檢修，促進(jìn)變壓器的正常運(yùn)行，進(jìn)而減少可能的經(jīng)濟(jì)損失。

1應(yīng)用變壓器油色譜進(jìn)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(gòu)成的石油分餾出來(lái)的一種礦物油，而相關(guān)絕緣材料則由纖維素構(gòu)成。在變壓器的運(yùn)行過(guò)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(zhì)、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(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，上述氣體的含量都會(huì)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(shí)，就會(huì)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?xì)怏w。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)故障點(diǎn)的溫度偏低時(shí)，甲烷的含量較高，隨著故障點(diǎn)溫度的升高，乙炔、氫氣組在空氣中的含量也會(huì)相應(yīng)增加，當(dāng)故障點(diǎn)溫度升高800度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生乙炔氣體[1]。

因此，在進(jìn)行變壓器的檢修時(shí)，通過(guò)對(duì)變壓汽油中七種氣體的含量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其在氣體總量中的比例進(jìn)行計(jì)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(guān)人員進(jìn)行處理。

2關(guān)于變壓器油色譜試驗(yàn)故障的處理要點(diǎn)

2.1故障原因分析

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力變壓器的正常運(yùn)行可以有效提升其經(jīng)濟(jì)性，基于此，要想保證變壓器的運(yùn)行效果，檢修人員就應(yīng)該嚴(yán)格遵循運(yùn)維工作的規(guī)定，定期對(duì)變壓器進(jìn)行檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行維修，避免變壓器產(chǎn)生故障。在實(shí)際檢修過(guò)程中，對(duì)變壓器內(nèi)部的檢修難度太大，維修人員往往采取間接檢測(cè)的方式監(jiān)測(cè)變壓器的內(nèi)部狀態(tài)，這就是油色譜試驗(yàn)存在的必要性。當(dāng)變壓器的分接開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致三相直組不平衡，通過(guò)相應(yīng)的絕緣性試驗(yàn)，可以排除變壓器熱故障，與此同時(shí)，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(yùn)行中，其線圈會(huì)生成少量的懸浮電壓，而當(dāng)變壓器存在相應(yīng)短路故障時(shí)，就會(huì)在較強(qiáng)的電動(dòng)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(jìn)而產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這些異常電流會(huì)對(duì)變壓器油進(jìn)行分解，產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、二氧化碳等七種不同氣體，導(dǎo)致油色譜試驗(yàn)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(jìn)行分析，該變壓器油箱中存在著大量的乙醇，在實(shí)際監(jiān)測(cè)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(cè)人員利用三比值法對(duì)油箱內(nèi)氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終結(jié)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(shí)際檢測(cè)中，檢察人員發(fā)現(xiàn)一些有載油箱的油位下降，一段時(shí)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(duì)相應(yīng)有載開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)油柜開(kāi)關(guān)逐一排查進(jìn)行，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏油點(diǎn)，最終判斷為主變油箱和有載開(kāi)關(guān)油箱的密封措施沒(méi)有做好，使主變漏油，導(dǎo)致了油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常。

2.1.2特征氣體法故障分析

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)變壓器為熱故障時(shí)，絕緣紙和固體絕緣產(chǎn)生的氣體種類和含量各不相同，涉及到放電性故障時(shí)，在總氣體中會(huì)監(jiān)測(cè)到乙炔，同時(shí)乙烯的含量會(huì)高于甲醇，若是不存在乙炔，且乙烯的含量明顯低于甲醇時(shí)，則可以進(jìn)行反向推導(dǎo)，變壓器存在電弧放電故障。

2.2故障類型

2.2.1過(guò)熱性故障

過(guò)熱性故障產(chǎn)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(lái)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(zhì)不同，可以分為裸金屬過(guò)熱障礙以及固體絕緣過(guò)熱障礙。在進(jìn)行油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的分析時(shí)，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(guò)熱性障礙[2]。想要判斷具體是裸金屬過(guò)熱障礙還是固體絕緣過(guò)熱障礙，就要對(duì)總氣體中的一氧化碳和二氧化碳的含量進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)故障類型為裸金屬障礙時(shí)，氣體總量中這兩種氣體的含量相對(duì)較高，當(dāng)故障類型為固體絕緣障礙時(shí)，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(chǎn)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(dāng)故障原因?yàn)榛鸹ǚ烹姇r(shí)，在產(chǎn)生的氣體，以氫氣和乙炔為主，甲烷和乙烯為輔，同時(shí)總烴的含量不高，當(dāng)故障原因?yàn)殡娀》烹姇r(shí)，乙炔和氫氣的含量較高，甲烷和乙烯的含量較少，當(dāng)故障原因?yàn)榫植糠烹姇r(shí)，氫氣的含量占?xì)錈N總量的90%之多，而甲烷與烴的總量之比也大于90%。無(wú)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(huì)產(chǎn)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(chǎn)生的原因是變壓器進(jìn)水或者處于潮濕的環(huán)境中，導(dǎo)致變壓器油中有水或者設(shè)備內(nèi)部受潮。當(dāng)變壓器發(fā)生絕緣受潮障礙時(shí)，變壓器油中的水分將會(huì)與固體絕緣材料的氣隙局部放電，生成氫氣，與此同時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，水分子還會(huì)發(fā)生電解反應(yīng)生成氫氣，另外水分子與設(shè)備內(nèi)部的鐵單質(zhì)還會(huì)發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)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(wú)明顯變化。

2.3故障處理方法

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，檢修人員已經(jīng)可以利用電子信息技術(shù)對(duì)變壓器油色譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助分析，提高了數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和速度，為相關(guān)人員提供了便利，同時(shí)也大大提升了變壓器檢修的效率，保證了電網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行，減少了可能造成的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)過(guò)往的案例分析可知，當(dāng)變壓器中的微量金屬含量異常時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致油色譜試驗(yàn)結(jié)果異常，不盡快進(jìn)行處理，甚至?xí)l(fā)生鐵芯短路的嚴(yán)重結(jié)果，影響變壓器的實(shí)際運(yùn)行。如果出現(xiàn)這種情況，工作人員應(yīng)該及時(shí)將其送回原廠家，由廠家進(jìn)行維修處理。

為了保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，檢修人員必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，定期對(duì)油泵進(jìn)行檢測(cè)，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，一旦出現(xiàn)油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象，就要及時(shí)判斷故障類型，分析導(dǎo)致故障的具體原因，加強(qiáng)相關(guān)排查，確保以最快速度解決問(wèn)題。為了避免潛油泵溫度過(guò)高，影響到變壓器的實(shí)際運(yùn)行，部分檢修人員會(huì)應(yīng)用到超聲波檢測(cè)的方法，這樣可以減少對(duì)油泵的損傷，還可以更好的對(duì)故障發(fā)生的原因、位置進(jìn)行判斷。另外，變壓器潛油泵還會(huì)因變壓器本身存在的金屬殘?jiān)l(fā)生定子障礙，維修人員可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)換，若變壓器在調(diào)換潛油泵后可以正常運(yùn)行，那就說(shuō)明了該方案的有效性，相反，若是不能正常工作，就要對(duì)其進(jìn)行更加細(xì)致的處理。

結(jié)論：綜上所述，變壓器是保障電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要設(shè)備，為了保證其正常運(yùn)行，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢修。在實(shí)際檢修中，若出現(xiàn)油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象，就要結(jié)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(jié)果及時(shí)的進(jìn)行排查與處理。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)，2020，37（01）：266-267.