利用油色譜分析判斷變壓器故障及處理思路構建

陳曉暉　夏瓊

摘要：電力系統中的變壓器主要為油浸變壓器，如果內部出現潛伏性故障，那么油紙就會出現烴類氣體，如果變壓器發生故障，那么絕緣油就會局部放電，在熱作用影響下，變壓油就會分解成為不同的有機低分子氣體，將油色譜分析判斷法應用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時發現變壓器中存在的各類潛伏性故障。在應用該種分析措施時，需要根據變壓器設備的運行情況與試驗數據來調整分析方式。文章闡述了利用油色譜分析判斷變壓器故障的對策。

關鍵詞：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：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0076-02

在社會的發展之下，電能與人們生活與生產之間的聯系變得越來越緊密，電力也成為了社會發展的重要支撐力量，一旦出現大面積停電，對于經濟的發展將會造成不可估量的影響。變壓器是電網的核心部件，如果變壓器出現故障，就會給電力系統的運行帶來安全隱患，因此，必須要做好變壓器故障的檢測工作。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部故障問題，避免變壓器發生損壞，下面就針對油色譜分析判斷變壓器故障的方式與處理思路進行深入的分析。

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。根據放電強弱，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。

在出現電弧放電問題之后，產生的氣體主要為氫氣、乙炔、甲烷、乙烯，該種故障時間短，一般色譜法很難分析。局部放電主要發生于套管與互感器之中，導致局部放電的因素主要為制造工藝不過關、維護不當、設備受潮，在發生局部放電時，產生的氣體主要為氫氣與甲烷。

1.2 特征氣體

在變壓器出現故障后，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

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

在變壓器位置抽取樣油，對其中的氣體含量與成分進行分析即可判斷出變壓器是否出現故障，在應用油色譜分析法時，先需要將樣油采集至相關的容器，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

某電力企業變壓器在2004年投入使用，2013年開展例行試驗結果顯示變壓器運行無異常，在2014年迎峰度夏前利用油色譜進行分析，結果顯示，總烴超過標準，提示變壓器出現了熱性故障。

3.1 油色譜分析結果

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，其熱點溫度為749℃，根據三比值法可以確定該變壓器出現了高溫局部過熱故障問題，導致該種故障產生的原因主要是由于低壓側引線接觸問題或者高壓側分接開關接觸問題引致，還有可能是由于漏磁環流、鐵芯多點接地以及鐵芯局部短路引致。根據四比值法可以確定變壓器故障產生的原因是由于鐵件與油箱中出現磁路故障，油色譜分析結果顯示，變壓器裸金屬出現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鐵芯紅外測溫、電氣試驗、接地電流、負荷問題進行了分析，結果顯示，近月內鐵芯接地電流在標準范圍之內，因此，鐵芯無多點接地問題，整個油箱中的溫度均勻，基本上無明顯過熱點，因此，變壓器故障并非是由于漏磁環流導致的磁路故障。在變壓器側無功負荷不變的情況下，總烴量依然在增長，這就能夠將電路故障排除，在將主變壓器停止運行后開展鐵芯絕緣試驗與直流電阻試驗，試驗結果顯示，此次變壓器故障并非由于鐵芯多點接地引發，與電路故障也無顯著關系，是由于鐵芯局部短路造成的環流發熱引致。

3.2 吊罩檢查結果分析

油色譜分析結果顯示，在線圈邊緣位置發生了過熱變色的問題，變壓器容量較大，很容易出現漏磁問題，這種問題多出現于變壓器線圈端部之中，漏磁會產生渦流，致使線圈側邊緣發生了過熱變色的問題，由于開采位置使用了不導磁鋼板，因此不會出現過熱問題。同時，并聯接地位置鐵芯與引線接地部分出現了高溫過熱以及銅片燒斷的問題，將引線拆除后對其絕緣性能檢查，結果顯示故障位置兩級鐵芯絕緣性能消失。解體檢查結果顯示，在靠近油道位置與兩極位置鐵芯硅鋼片發生了過熱變色問題。由于變壓器容量較大，就需要在鐵芯內部設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，在出現短路問題時循環電流會較大，這就導致一些硅鋼片和接地銅片發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

根據檢查結果，可以將鐵芯的并聯接地模式轉化成為串聯接地模式，減少硅鋼片數量，縮小鐵芯面積，接著更換燒壞的鐵芯重疊碟片與硅鋼片，對整個油道進行二次布置，避免由于上述問題導致油道發生短路。在漏磁產生位置，為了減小漏磁面積、切斷渦流路徑，需要及時更換開槽。在完成更換工作之后，即可過濾變壓器油，在完成修復工作之后，變壓器靜置24小時，再開展油色譜復試與電氣試驗工作，結果顯示，油色譜與電氣試驗結果均達到標準。

3.4 故障分析過程中的注意事項

在分析變壓器是否出現故障，就需要對氣體分析結果的指標進行對比，如果其中某一項指標超過了標準值，都必須要注意，但是這也并非是判斷故障的唯一標準。舉例來說，部分設備某種氣體含量超過標準值，也并非確定設備出現了故障，該種問題出現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準值，但是增長速度卻十分迅速，也需要加強注意。

如果油中存在含有烴類與氫的氣體，但是處在標準值之下，且氣體成分穩定，未出現其他的發展趨勢，那么即可認為變壓器的運行是正常的。對于標準值，需要根據變壓器運行的實際情況來判斷，如果并未絕緣與電路問題，就能夠緩停運檢查。此外，在應用油色譜分析法時，要重點注意到其中一氧化碳和二氧化碳的比值與含量問題，變壓器在長期運行過程中會產生大量的一氧化碳和二氧化碳，這種含量與變壓器運行時間密切相關，還會受到溫度、運行負荷以及設備結構等因素的影響，因此，很難針對此制定標準值。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 故障產氣速率判斷方式

變壓器故障的發展屬于一種過程，如果僅僅使用油色譜分析法是很難確定出故障問題，如果要分析氣體標準值，但是氣體增長速度快，就必須要分析故障位置產氣速率。在分析過程中，需要嚴格遵循《變壓器油中溶解氣體分析判斷導則》，這對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氣速率超過10%必須要格外注意，可能變壓器內部出現了故障，如果產氣速率超過40μL/L那么就提示變壓器之中出現了嚴重的故障。

3.6 三比值分析法

三比值分析法是改進過的羅杰斯比值法，在采用該種方法分析時，需要注意到兩個問題：（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，且分析結果顯示變壓器內部有故障，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，那么就可能出現誤判的情況。

4 結語

總而言之，將油色譜分析判斷法應用在變壓器故障的診斷工作中可以幫助檢修人員及時發現變壓器中存在的各類潛伏性故障，在應用該種分析措施時，需要根據變壓器設備的運行情況與試驗數據來調整分析方式，綜合分析變壓器運行過程中存在的問題，得出最為準確的數據，以此為基礎制定出針對性的解決措施，保障電壓器運行的安全性與可靠性。

參考文獻

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作者簡介：陳曉暉（1972-），男，湖南新寧人，國網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。