絕緣油中溶解氣體含量分析及故障診斷探究

吳海波

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

0 前言

因為較大型號電力變壓器，電抗器以及其余設備各個方面都會出現相應的設備性故障，這些設備故障會對電網的安全運行造成極大的影響。想要保障變壓器等各個設備安全操作，國內外有著諸多不同的檢測方式，本文分析了變壓器絕緣油中溶解氣體含量以及相關故障診斷，并對相關分析方式提出有效的建議。

1 變壓器絕緣油溶解氣體及內部潛在故障的關系

油浸式變壓器絕緣最關鍵的是變壓器的絕緣油以及固體型絕緣材料。利用絕緣油對變壓器浸漬、保護并填充絕緣氣泡，便于預防外部空氣以及濕氣的影響，確保相關絕緣的可靠性。對應的礦物絕緣油是經過石油提煉出的液體型絕緣物質，其是各類化學物質組合形成的混合物質，并且這些成分的各項性能穩定。相關的變壓器固體絕緣物質在不斷的運行過程中，會直接受到溫度以及水分和氧氣、油老化所生成的酸性物質，以促使對應的纖維性材料出現水解、熱解以及氧化性降解等現象，以造成對應的物理化學性能出現劣化。

2 氣體含量檢測方式

2.1 氣相色譜法

所謂的氣相色譜法是指利用較為平衡的氣體作為相應的載體，通過氣體固定性以及流動性之間配比參數所存在的差別，并在兩者之間展開相對運動，被測試的氣體會在兩者之間開始出現多次分配的情況，以便于致使被測試的氣體構成獲得一定程度的分離。現階段，相應的溶解性氣體的絕緣油色譜分析已被廣泛的應用于電氣設備絕緣事故的檢測中，最終的色譜分析結果可以很好的判定對應變壓器及充油設備內部絕緣狀態。

2.2 色譜分析故障分類

（1）熱性故障。在同一個導電回路中，若是相關的攻絲出現了開關接觸不良的現象，對應的引線焊接或者是接觸不良，低壓繞組庫存的漏磁焊接接頭存在的平衡所導致的電勢差以及渦電流或者是串路與短路；在同一個磁路中，若是相關的短路鐵心出現了多出接地的狀況，漏磁或者是主磁通在相關部分所造成渦電流的加熱。

（2）放電型故障。處在對應的電場最集中的位置出現局部放電，些許應該接地卻并未接地的金屬元件上端所懸浮的電位出現放電的現象，相關的變壓器受潮等因素所造成的圍屏或者是撐條上部正處于發展的樹枝狀發生放電，還有相關的油流靜電所產生的放電現象；潛油泵故障和有載分接的開關出現小油箱漏油的狀況，這也會導致對應的色譜數值出現異常，卻被誤以為是內部發生了放電型故障。

2.3 色譜數據異常應進行試驗

該方面的試驗，并不是一蹴而就的，要依據相關的要求與需求進行跟蹤式的分析，并選擇一類特定項目，能夠確定或者是排除掉故障的可能，以便于呈現最大化精確的找出所存在的故障誘因以及所處的位置。現階段所實行的比例法還是在發展及積累的時期，并沒有包含所有形式反映的變壓器內部問題，可能某次的放電故障以及熱故障的特性出現重疊并互相的沖突。所以，并沒有確切的對這兩項的故障進行區分。不管是那類故障，所涉及的固體型絕緣層是可以在一氧化碳及二氧化碳中反映出的，不確定性卻較高。

3 色譜數據綜合性分析

3.1 氣體濃度

相應的導則所規定的氣體濃度值為C1+C2＜150ppm；C2H2＜5ppm；H2＜150ppm。

3.2 氣體速率

無論是哪一類的氣體濃度所超出的數據值，并還要重視氣體增長，這就是產氣速率。一種為絕對產氣的速率，另一種為相對產氣速率，這是兩種類型的產氣速率，相對產氣速率的氣體濃度較小時極易出現錯誤的判定。

3.3 乙炔含量分析

乙炔是最主要的放電故障特征性氣體，相關變壓器的正常運作，油則不會生成乙炔，所以通常在其被發現時，乙炔儀器并沒有檢測到，要引起相關人員的極度關注，應對其進行跟蹤式檢測，并究其誘因。乙炔故障的出現或者是不反應時，色譜檢測也不會存在有效的作用。

應仔細的重視乙炔生產的速率，若是對其放電或是過熱故障進行重視，那么確定起來的難度就比較高，雖說對應的總烴產氣率也包含著乙炔，這是普通故障的發展時期，不管是放電還是過熱性故障，乙炔量對總烴數值的影響是十分明顯，但是對應的價數值還是達不到總烴的產氣率，因此觀測產氣率最關鍵的就是過熱故障。乙炔的產氣率檢測難處就是不確定性較高，或許其有時十分小，并未出現明顯的是上升，不過突然性的故障或是在上升進程中的乙炔，能夠很好的觀測到某些故障，產氣率可以說是較大的，由于其放電部位以及性質不會引起對應變壓器的故障，通過幾次的檢測及處理，乙炔的上升也消除了。所以，判定故障嚴重性以及處理的急迫性，并不是大小來決定的，尤其是對于相關的高電壓以及較大容量的變壓器，要重視乙炔的第一跡象。對于乙炔氣體產生率的計算，大概是放電的能力大小及變換，想要很好的控制其進展的速度及分析故障產生的放電位置。

4 便攜式氣相色譜法

4.1 便攜式氣相色譜法檢測絕緣油中溶解氣體原理

經過氣相來制造真空度，促使溶解于絕緣油中的氣體分離至上部的氣相，并在規定的溫度及氣溫、真空度下，整體分離氣體的時間之內，正常壓力下的液相中氣體各個成分含量vli和分離氣體所得到氣相各個成分含量vgi呈正比例關系，把該比例關系中的常數定為溶解比例的系數F，也就是：vli=F×vgi

4.2 試驗程序

利用局部的真空分離氣體針筒吸取40毫升樣本原油，并拉動最底端的活塞以便于呈現為20毫升真空，進行劇烈的震蕩之后油氣出現分離，并把所得到的氣體注進便攜式氣象色譜儀器中進行仔細的分析。

4.3 樣本原油前處理

真空分離氣體程序：局部的真空分離氣體裝置模型簡圖。（見圖）

利用相關的脫氣針筒P1收集到40毫升的樣本原油，并將三通閥V2處關閉；把相關的密封膠套C1放置在三通閥V3位置；進行活塞抽拉P1以促使液面之上可以呈現為20毫升的真空狀態，最后將其緊鎖；開始進行劇烈的震蕩S1,以呈現盡多的氣泡；把S1進行豎直置放，等到對應的溶液澄清之后便讓活塞桿處于原位；如圖所示的鏈接，將計量針筒S2鏈接起來，并將V3、V1導通；利用色譜進樣針將密封膠墊C1抽出，對應的三通閥以及計量針筒S2的殘留空氣；將V2、V1導通，分離出相關的氣體并轉移至計量針筒S2中，測量體積；將V2、V1導通以利用色譜進樣針抽1毫升的氣體用來做色譜分析；將V2、V3關閉并將V1、V4導通。

真空分離氣體裝置圖

5 結語

總而言之，絕緣油整體質量以及性能良好與否，對電力設備的安全運行有著極其重要的意義，會直接影響到其安全穩定的生產。電力設備運行中自身狀態若是出現了異常，那之后的一系列現象就會直接的反應在絕緣油中，所以務必要明確絕緣油中所存在的溶解性氣體及對應電力設備故障之間的關聯，使相關維修人員能夠在最短的時間內找出故障原因，及時的對設備進行維修，以確保電力設備運行的安全穩定性。

[1]孫麗娟.絕緣油溶解氣體含量試驗中存在的問題與討論[J].黑龍江科技信息，2012(35).

[2]王維霞，盧國華.頂空氣相色譜分析變壓器油中溶解氣體含量[J].廣州化工，2013(14).

[3]郭創新，王越，王媚，尹玉娟，文云峰，張金江.表征內部潛伏性故障的變壓器時變停運模型研究[J].中國電機工程學報，2013(01).