淺析色譜法分析診斷變壓器故障常規流程

摘 要：變壓器油中溶解氣體的色譜分析法，能盡早地發現充油電氣設備內部存在的潛伏性故障，是監督與保障設備安全運行的一個重要手段。對變壓器油中溶解氣體的組分、產氣速率及特征氣體三比值的分析，能夠較早的發現和判斷變壓器是否存在故障、故障的類型及發展趨勢。

關鍵詞：色譜分析法；變壓器油；潛伏性故障；診斷

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

通過對變壓器油的分析，能靈敏地發現變壓器內部潛伏的過熱性故障或放電性故障，特別是對油中溶解氣體的分析，能夠較早的發現變壓器內部故障的類型及故障的發展趨勢，因此在變壓器預防性試驗中的重要性勿庸置疑，它為判斷變壓器故障，避免重大經濟損失提供了可靠的依據。然而，變壓器油中溶解特征氣體除與故障性質有關外，還與變壓器的結構特點、氣體產生的原因、故障的部位和故障嚴重程度有關。能夠正確掌握色譜分析的操作方法，靈活、準確的運用油中溶解氣體特征組分的含量判斷設備運行狀況，是診斷變壓器故障必不可少的重要環節。

一、色譜法分析診斷故障的基本方法

（一）油中特征氣體含量判斷變壓器有無故障

變壓器油中溶解氣體分析對象包括：氫（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）共7個組分，總烴（C1+C2）為甲烷、乙烷、乙烯和乙炔4種氣體總和。將色譜分析測出的特征氣體濃度與《導則》規定的特征氣體濃度注意值相比較，可對變壓器等設備有無故障作出初步判斷。

（二）通過產氣速率判斷設備有無故障

由于某些原因使得變壓器溶解氣體含量始終較高，甚至超過《導則》規定的注意值，但多年來增長速率較低，甚至沒有什么變化，這時不能斷定為設備故障；有的設備雖然氣體含量低于注意值，但增長速率較快，這時才應引起高度注意。因此，考查產氣速率能夠更加直接和明顯地反映故障是否存在、故障的嚴重程度及其發展趨勢，同時產氣速率還可以對故障的性質和類型做出初步的估計。

（三）由特征氣體含量判定故障類型

當判斷變壓器內部可能存在潛伏性故障時，故障下產氣的特征是診斷故障性質的依據，可據此初步判斷故障的性質及類型。變壓器故障大致可以分成三類：過熱、放電和受潮。

過熱性故障依據溫度的高低可以劃分為低、中、高三種過熱故障，溫度高低的不同，油中溶解氣體的特征氣體也不同，過熱性故障總體的特征氣體主要是甲烷與乙烯，一般二者之和常占總烴80%以上，并隨著故障點溫度的升高，甲烷、乙烯和氫氣的比例依次增大。其中故障點溫度較低時的特征氣體主要是烷烴（以甲烷、乙烷等為主），隨著溫度的升高，當故障點溫度達到500℃時，乙烯開始大量增加，而當溫度高于800℃的時候，乙炔開始產生，但不會超過乙烯含量的10%，當然，溫度低于800℃也會產生少量的乙炔。放電故障依據能量的大小可以分為高能量、低能量和局部放電。變壓器內部進水受潮也是一種內部潛伏性故障，它的特征是氫氣含量單純較高。

（四）三比值法判斷故障類型

三比值法只有當運用特征氣體組分含量的注意值或產氣速率注意值判斷設備可能存在故障時，才可運用它來判斷設備故障的類型。《導則》采用國際電工委員會提出的三比值法作為判斷變壓器等充油電氣設備故障類型的主要方法。此方法中每種故障對應的一組比值都是典型的，對多種故障的并發作用，可能找不到相應的比值組合，此時應對這種不典型的比值組合進行綜合分析，從而可以對變壓器故障的復雜程度有所掌握。

（五）變壓器色譜分析的綜合診斷流程

由于油中溶解氣體的產生有時與運行和檢修情況有關，如冷卻器系統的油泵故障（軸承有異音），油箱帶油補焊，油流繼電器接點火花，注入油本身未脫凈氣等，因此當油中氣體分析認為可能存在有內部故障時，還應結合電氣試驗、化學試驗和運行檢修情況以及外部檢查等操作進行綜合判斷，這樣不僅有助于準確判斷故障類型，正確估計故障部位，同時可防止設備故障遺漏或盲目停運造成的巨大經濟浪費。

二、結束語

（一）正確把握檢測周期

運行中的變壓器要按預試規程的試驗周期進行試驗，不得漏試或無故延長試驗周期，這樣有助于及早的發現設備故障，一旦發現色譜分析結果異常，應打破色譜檢測周期界限，及時進行跟蹤分析，并對檢測的數據進行比較，找到歷次數據的變化趨勢和規律，以便確定變壓器是否存在故障。當可能存在潛伏性故障時，如特征氣體微有增長或穩定在一定范圍時，可采用氣體追蹤分析的方法監控設備；如特征氣體含量增長很快或含量相當高時，說明故障發展迅速，必須立即停止運行，進行檢查、處理。

（二）合理運用注意值判斷故障

《導則》中的注意值是一個警戒值，是多年積累的經驗值，它的作用就是要讓大家引起注意，提高警惕。判斷變壓器有無故障一般應將產氣速率和其它電氣試驗結合起來綜合診斷。產氣速率與故障時產生能量大小、故障部位、故障點的溫度等有直接關系，即使特征氣體含量較低，未達到注意值，但發現其變化較大時也應引起注意。特別注意的是只有當特征氣體或產氣速率超過其注意值時，才可利用三比值法進行判斷，判斷的結果才是有效的，否則可能產生誤判斷。

（三）綜合分析是診斷變壓器故障必不可少的重要環節

采用油中溶解氣體分析判斷潛伏性故障是電力系統中非常重要的檢測方法，但色譜分析法判斷變壓器故障還有一定局限性，它不能準確的判斷故障的部位及故障發生的原因，這就需要將色譜分析與其它分析方法相結合，綜合的進行分析和判斷。當發現油中特征氣體含量異常時，要將色譜分析與電氣試驗、設備運行環境、繼電保護動作情況、與之相關的電氣設備的故障情況、其附件的運行狀態、外觀檢查情況等結合起來進行綜合分析，并且要將歷年的各項測試數據進行綜合對比，觀察變化趨勢，進行綜合診斷，盡快地查明故障原因，得出正確結論，有效的排除故障，確保電網的安全生產，避免巨大的經濟損失。

參考文獻：

[1]DL/T722-2000.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則.

[2]劉英肖.利用油中溶解氣體特征診斷變壓器內部故障[J].華北電力技術，1999（12）：36.