栗家潤(rùn) 郭旭東

摘要：變壓器的應(yīng)用為我們的生活帶來(lái)了很大的便利，特別是電廠和工廠，如果變壓器出現(xiàn)了故障，會(huì)對(duì)電廠和工廠造成非常嚴(yán)重的損失?；诖?，本文對(duì)變壓器故障的診斷方法進(jìn)行了分析，主要介紹了利用油化的油色譜分析方法和電氣試驗(yàn)的原理和診斷方法，并列舉了具體的故障實(shí)例，給出兩種方法綜合應(yīng)用的措施，意在幫助技術(shù)人員更為準(zhǔn)確地進(jìn)行變壓器故障的診斷。

關(guān)鍵詞：油色譜;電氣試驗(yàn);變壓器;故障診斷

在我國(guó)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)中，變壓器占據(jù)著十分重要的位置，如果變壓器出現(xiàn)比較嚴(yán)重的故障時(shí)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成不利的影響。技術(shù)人員在進(jìn)行變壓器故障診斷的時(shí)候，主要采用油色譜分析方法和電氣試驗(yàn)方法，這兩種方法雖然都能夠診斷出變壓器的故障，但是也存在各自的局限性，需要將兩種方法進(jìn)行結(jié)合使用，提高故障診斷的效率與準(zhǔn)確性。

一、原理分析

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備。在變壓器中，存在著變壓器油，它是從天然石油中提取出來(lái)的，是礦物油的一種，也可以將其稱為絕緣油，一般有石蠟基油和環(huán)烷基油。烴類物質(zhì)是構(gòu)成變壓器油的主要物質(zhì)，在變壓器油中，烴類主要分為了3種，分別為環(huán)烷烴、芳香烴以及烷烴。其中，環(huán)烷烴所占的比重最大，能夠達(dá)到80%。環(huán)烷烴具有良好的介電穩(wěn)定性，能夠保證變壓器油性能的穩(wěn)定。變壓器在運(yùn)行時(shí)，受熱量和電的影響，變壓器內(nèi)的絕緣油以及一些有機(jī)材料，極有可能會(huì)產(chǎn)生一定的氣體，如一些烴類氣體和二氧化碳等。若變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)了故障，那么變壓器會(huì)以一定的形式將故障表現(xiàn)出來(lái)。在絕大多數(shù)情況下，變壓器故障的出現(xiàn)會(huì)伴隨著變壓器內(nèi)部溫度的上升，還有可能會(huì)出現(xiàn)放電的情況，這時(shí)變壓器內(nèi)的氣體受到一系列因素的影響，氣含量可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)劇增，其中的一大部分氣體會(huì)溶解在變壓器油內(nèi)。因此，我們可以利用色譜對(duì)變壓器油中溶解氣體進(jìn)行全面分析，從而對(duì)變壓器的故障進(jìn)行把握。

二、利用油化進(jìn)行變壓器故障診斷

2.1 診斷原理

通常來(lái)說(shuō)，變壓器的各個(gè)組件能夠隨著變壓器運(yùn)行的時(shí)間而衰減，直到不能繼續(xù)使用。在組件衰減的過(guò)程中很多絕緣體的性能也隨之下降，從而釋放出少量的化學(xué)氣體。如果變壓器的某個(gè)部位出現(xiàn)了升溫現(xiàn)象，可能會(huì)使這些化學(xué)氣體被分解，分解出來(lái)的氣體會(huì)形成氣泡溶解在油里，從而對(duì)變壓器的正常運(yùn)行造成不利影響。而且，化學(xué)氣體的分解速度要遠(yuǎn)大于溶解速度，沒(méi)有被溶解的氣體會(huì)進(jìn)入變壓器，從而使繼電器出現(xiàn)移動(dòng)，導(dǎo)致變壓器故障的發(fā)生。在變壓器發(fā)生故障的初期，繼電器內(nèi)部的氣體含量比較少，能夠通過(guò)分析氣體組分的方法來(lái)進(jìn)行故障的診斷。

2.2 診斷方法

2.2.1 氣體含量分析方法

該方法對(duì)于變壓器故障的診斷就是通過(guò)氣體的含量來(lái)進(jìn)行的。在變壓器內(nèi)部的化學(xué)氣體中，比較常見(jiàn)的是氫氣、烴類、一氧化碳以及二氧化碳，不同故障形成的化學(xué)氣體有所不同，只要對(duì)特征氣體的含量進(jìn)行分析，就能夠找出變壓器發(fā)生的故障。

2.2.2 產(chǎn)氣速率分析方法

變壓器在出現(xiàn)故障的時(shí)候，產(chǎn)氣速率會(huì)隨著變壓器部位溫度的升高而增加。因此，在進(jìn)行變壓器故障診斷的時(shí)候，還要對(duì)產(chǎn)氣速率進(jìn)行分析，如果變壓器某處的產(chǎn)氣速率比較高，就發(fā)生故障的概率就比較高。而產(chǎn)氣速率的分析主要是對(duì)變壓器的絕對(duì)產(chǎn)氣速率進(jìn)行分析。

三、診斷方法與標(biāo)準(zhǔn)

3.1 油中溶解氣體的注意值

通過(guò)氣相色譜儀，能夠?qū)ψ儔浩饔椭械臍怏w含量進(jìn)行測(cè)定。各種氣體的含量反映出了變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。南網(wǎng)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)變壓器油中溶解氣體的注意值進(jìn)行了規(guī)定，測(cè)出各氣體含量后可以將其與規(guī)定的注意值進(jìn)行比較，從而能夠初步判斷變壓器運(yùn)行是否有異常。

3.2 產(chǎn)氣速率

變壓器故障的產(chǎn)生，往往不是一個(gè)瞬間的動(dòng)作，它有自己的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是需要時(shí)間的。南網(wǎng)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，烴類氣體總和的產(chǎn)氣速率大于6mL/d（開(kāi)放式）和12mL/d（密封式），或相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%/月，則認(rèn)定設(shè)備有異常，必要時(shí)應(yīng)縮短周期進(jìn)行跟蹤分析。

3.3 特征氣體組分法

當(dāng)變壓器故障時(shí)，會(huì)伴隨溫度過(guò)熱、內(nèi)部放電或受潮的現(xiàn)象，此時(shí)我們都可以利用油色譜試驗(yàn)，對(duì)變壓器故障進(jìn)行分析，從而對(duì)故障的類型有一個(gè)基本的掌握。一般情況下，變壓器故障的產(chǎn)生，受絕緣油及固體絕緣材料的影響最大。當(dāng)絕緣油或固體絕緣材料在電流的作用下而發(fā)熱時(shí)，或在電壓的影響下而發(fā)生放電時(shí)，都可能會(huì)導(dǎo)致變壓器故障的產(chǎn)生，而且在這些因素所導(dǎo)致的變壓器故障中，變壓器內(nèi)部的一些氣體會(huì)發(fā)生明顯的變化。當(dāng)變壓器油的溫度過(guò)高時(shí)，具體來(lái)說(shuō)就是達(dá)到了300℃以上時(shí)，變壓器油就會(huì)發(fā)生裂解反應(yīng)。當(dāng)裂解發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氫氣和甲烷，當(dāng)變壓器油的溫度不斷升高時(shí)，氣體的含量和種類也會(huì)隨之發(fā)生變化。由此可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)變壓器油中氣體的比值和組分進(jìn)行分析，能夠?qū)ψ儔浩鞴收线M(jìn)行初步掌握。

3.4 IEC三比值法

對(duì)變壓器油中氣體的組合特征進(jìn)行分析，只能夠?qū)σ恍┳儔浩鞯墓收线M(jìn)行大致的判斷，沒(méi)有比較明確的指向性。IEC三比值法是變壓器故障診斷中常用的一種方法。三比值法指的就是，在五種特征氣體中，每種氣體的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)都存在著差異，但有些氣體在這兩方面較為接近，將其中的三對(duì)比值計(jì)算出來(lái)，就可以作為判斷變壓器故障的重要依據(jù)。變壓器油中五種特征氣體分別為CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2，每?jī)煞N溶解度以及擴(kuò)散系數(shù)相近的特征氣體形成的三對(duì)比值都有自己的編碼，在將所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出編碼組合后，通過(guò)對(duì)照三比值法的編碼規(guī)則和故障類型的判別表即可初步判斷故障類型。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，油色譜分析方法和電氣試驗(yàn)各有優(yōu)缺點(diǎn)，只有將兩者結(jié)合才能更好地進(jìn)行變壓器故障的診斷。分析可得，通過(guò)本文的分析可知，油色譜分析方法的診斷更為準(zhǔn)確，電氣試驗(yàn)的操作比較便捷，技術(shù)人員可以定期通過(guò)電氣試驗(yàn)開(kāi)展檢修工作，等到電氣試驗(yàn)不能判斷變壓器故障的時(shí)候，再使用油色譜分析方法，這樣能夠有效提高變壓器診斷的效率，從而保障變壓器的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]汪洋.電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用解析[J].裝飾裝修天地，2017，000（024）：368.

[2]蔣俊.電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用研究探討[J].華東科技（綜合），2020，000（001）：1-2.