變壓器油中溶解氣體故障分析技術

許　亮（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥　230041）

變壓器油中溶解氣體故障分析技術

許亮
（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥230041）

油中溶解氣體分析，在變壓器故障分析上有著重要的作用，通過分析變壓器油中溶解的氣體，來給出針對的修復和預防措施，從而讓變壓器在不停電的情況下，及時地檢測出早期故障。

DGA、特征氣體；油色譜分析；潛伏性故障

變壓器油中氣體分析（DissolvedGasAnalysis簡稱DGA）是以變壓器油中溶解的氣體以及變壓器內部故障的對應關系為基礎的，采用色譜儀分析油中的氣體，根據氣體的成份和含量，判斷變壓器內部是否有異常情況以及故障類型、發展趨勢、大概位置、嚴重程度的一門變壓器故障處理技術，其特點是能有效地發現我們在普通電氣試驗中不容易發現的故障，能早期和實時的診斷識別變壓器內部潛伏性故障。在常用的的變壓器試驗方法中，利用氣體色譜分析檢測油浸式變壓器的早期故障，在目前看來是一種有效的方法。

利用氣相色譜分析變壓器油中的氣體來監測設備的運行情況，在我國電力行業已經有較長的使用經驗，實踐證明：運用變壓器油中溶解氣體故障分析技術，檢查充油變壓器內部潛伏性障礙，已經成為變壓器類設備絕緣監督的一個重要手段。DGA可以在設備不停電狀態下進行，分析診斷方法簡捷。我國運用DGA技術對充油電氣設備，特別是電力變壓器內部潛伏性故障分析診斷上，積累了豐富的實踐經驗，一方面改進了取樣、脫氣和分析技術；另一方面，在油中溶解氣體分析數據的解釋和判斷上取得較大成績。

油中溶解氣體分析的試驗過程包括從變壓器中取出油樣，從油樣中脫出溶解氣體，利用色譜儀分析氣體和數據處理四個環節。色譜分析為微量分析，試驗精度高，可以達到10-6級。DGA技術的一個基礎：確保變壓器油中特征氣體組分（CO2、CO。C2H2、H2等）測試結果的靈敏度和精確度必須要符合《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》。那么我們在診斷變壓器內部的現有故障和潛伏性故障時，可以以油中產生故障氣體的原理為基礎，綜合考慮如下幾方面，就能比較準確地判斷出變壓器的內部故障的類型以及產生故障的位置。

1　產生故障的時間上累計

變壓器設備故障和潛伏性故障生成的氣體（可燃性）大部分會溶于變壓器油內。隨著產生故障的時間累計，這些氣體也在變壓器油中不斷地累積，直至其溶解度達到飽和狀態甚至產生氣泡。因此，變壓器油中可燃性氣體的含量的累計度，是判斷故障是否存在以及故障發展的一個主要依據。

2　產生故障氣體的速度

一般情況下，變壓器在熱和電場的作用下，變壓器油和絕緣件也會老化分解出少量的可燃性氣體，但此種原因產生氣體速率較慢，只有當內部有故障發生時，才會明顯加速這些氣體的產生。所以，故障氣體的產生速度是判斷故障是否存在以及故障發展的另一個依據。在實際運行中，變壓器內故障的類型、趨勢不同，其產氣速率也不同。

3　不同故障的產氣特征

變壓器不同故障時，形成的可燃性故障氣體各有不同。例如拉弧放電時會產生乙炔，局部過熱會產生乙烯，局放時會產生用氫氣。因此，故障的產氣特征是診斷故障類型的又一個依據。

由于氣體的易擴散性，使得油中溶解的氣體分析的試驗要比其他油質試驗偏差大，并且油中組分含量越小，試驗相對偏差越大。因此《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》中對兩次平行試驗的重復性作出如下規定：“有中鋒溶解氣體濃度大于10μL/L時，兩次測定值之差應小于平均值的10%；油中溶解氣體濃度不大于10μL/ L時，兩次測定值之差應小于平均值的15%加2倍該組氣體最小檢測濃度之和。該固定反映了氣相色譜發存在很大的試驗偏差。

一般情況下，變壓器內部的變壓器油和絕緣件（如層壓木導線夾、層壓紙板、壓板、端圈等），在電場和負載產熱的作用下，會慢慢老化分解，隨著運行時，會產生少量的氫氣CO和CO2氣體和烴類氣體，一旦變壓器內部出現局放和局部過熱情況，上述的分解作用會立即顯著增強。正常情況下，由于不同類型的的故障，變壓器油和絕緣件分解的氣體也不同（前文已提到）；并且針對同一性質的故障，其發展程度不一樣，故障氣體的量也是不同的，因此，分析變壓器油中產生的故障的組分和含量，能較準確判斷故障性質和發展程度。

定期對變壓器油中溶解氣體的做色譜分析，就能對變壓器運行時出現的故障在早期給予診斷處理。能盡早的發現內部存在的潛伏性故障。對變壓器順利運行，降低生產損失有顯著作用。然而現實中沒有任何技術時沒有局限性的，由于DGA技術的特點，使它在變壓器故障診斷上也存在以下不足：

（1）目前的變壓器油色譜分析都不是把目標作為一個整體看待，只是針對分析目標所表現出來的信息特點分析屬于哪種類型的故障，但并沒有將各種故障之間可能存在的相互聯系有機的聯系起來。目前在根據變壓器油色譜分析的結果判斷故障，仍主要局限在對故障氣體的分析。想要進行故障分析，需要其他技術（如超聲波定位）的分析結果。

（2）會受到變壓器油中溶解氣體隨時間的積累和取樣誤差的影響，常規變壓器油色譜分析很難在溶解氣體含量較小的情況下進行故障分析，當特征氣體的量超過特定值時，我們才認為根據DGA結果的判斷是具有判斷價值的。同時，設備運行時出現的內部故障原因往往不是單一的，而是由某一故障引發多故障或前期征兆信息微弱的潛伏性故障引發突發性故障。存在上述因素，導致DGA診斷有效率和準確率不高。

（3）正常運行變壓器，在絕緣允許溫度下，也會產生緩慢的分解反應，產生氣體，而故障產氣與正常運行的非故障氣體在技術上不可分離，加之不同類型故障（如局部放電與進水受潮）有類似的產氣特征，這就使得利用DGA技術進行設備狀態診斷時可能得出錯誤的結果。

（4）各種DGA診斷是基于在大量試驗和實踐數據基礎上的，正是因為簡化了故障因素的產生原因以及各種故障之間的聯系，使得其正確性只能達到80%左右。

基于上述客觀因素，在運用DGA技術診斷變壓器狀態時，須對其內部結構和運行狀態、歷次檢修以及輔助設備情況進行全面的了解，并結合歷年色譜數據和電氣設備（直阻、絕緣、變比、泄露、空載試驗等）、油質分析試驗，必要時還須與同類設備相比較，更好地診斷變壓器故障。

許亮，男，安徽合肥人，本科，助理工程師，主要從事：電力變壓器工藝技術研究。