基于油色譜分析的變壓器內(nèi)部故障診斷探討

何雅馨

摘要：氣相色譜法是檢測變壓器油中溶解氣體含量最有效的方法。通過檢測油中溶解氣體含量，可以在不對變壓器解體的情況下，掌握變壓器的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)變壓器系統(tǒng)內(nèi)部可能存在的潛伏性故障。但從取樣到得出組分含量，變壓器油氣相色譜分析全過程涉及儀器較多，且操作環(huán)節(jié)復(fù)雜。為了實現(xiàn)分析順利和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，就需要正確處理分析過程中出現(xiàn)的各種問題。

關(guān)鍵詞：油色譜;變壓器;內(nèi)部故障診斷

在我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，人們的生活待遇逐步得到了完善，各種生活需求也隨之增加，其中電力需求的增加是當(dāng)今社會面臨的首要難題。為了盡快解決這個難題，電力公司需要盡快完善科學(xué)技術(shù)，提高管理能力，滿足人們的用電需求。在正常檢修作業(yè)過程中，設(shè)備故障是常有之事，但高頻率的故障事件會對正常供電產(chǎn)生不利影響。因此對變壓器加強(qiáng)維護(hù)和管理是保障正常供電的前提。變壓器一般發(fā)生故障時，主要的病變位置是變壓器的油色譜。所以，在變壓器油色譜發(fā)生錯誤時，工作人員需要盡快查找出問題，并進(jìn)行解決，最大可能地保證變壓器的及時運行，不影響電力公司的正常供電。

1變壓器內(nèi)部故障類型

變壓器內(nèi)部故障包含過熱性故障和放電性故障。過熱性故障表現(xiàn)為變壓器內(nèi)部存在熱點且溫度高于正常值，通常由低溫過熱向高溫過熱發(fā)展，從而使絕緣油和固體絕緣材料因受熱劣化而產(chǎn)生氣體，不論是導(dǎo)電回路還是磁路回路，還是其他部分，都可能發(fā)生過熱性故障。放電性故障按照對變壓器危害大小可分為局部放電故障、火花放電故障和電弧放電故障。局部放電故障主要是由變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)損壞引起的非貫穿性故障，危害程度取決于絕緣材料的耐放電性能及放電電量大小、次數(shù);火花放電故障主要是由變壓器內(nèi)部各構(gòu)件間存在不同電位，或是絕緣油中含有雜質(zhì)形成懸浮電位引起的間歇性故障;電弧放電故障是由變壓器內(nèi)部各構(gòu)件間短路導(dǎo)致電子崩沖擊絕緣介質(zhì)引起的毀壞性故障，往往無預(yù)兆，具有極高能量。過熱性故障發(fā)生的原因主要包括：導(dǎo)線過電流;鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、多點接地，形成環(huán)流;分接開關(guān)接觸不良;引線夾件螺絲松動或接線焊接不良;電磁屏蔽不良，使漏磁集中;油道堵塞，影響散熱。局部放電故障發(fā)生的原因主要是變壓器內(nèi)部存在氣隙和油隙，或是其他金屬部件和導(dǎo)線存在尖角、漆瘤。按照放電部位的不同可分為絕緣空穴、電極尖端、油角間隙、油與紙板間油隙和油中沿絕緣材質(zhì)表面的局部放電。火花放電故障發(fā)生的原因主要包括：套管引線斷裂或套管儲油柜對電位未固定的套管導(dǎo)電管放電;引線局部、鐵芯接地片損壞或接觸不良;操作過電壓、過負(fù)荷、匝間多次短路導(dǎo)致繞組層間放電;分接開關(guān)撥叉電位懸浮造成放電;變壓器油中存在雜質(zhì)（水和纖維）。電弧放電故障發(fā)生的原因主要包括線圈匝、層間絕緣擊穿，引線斷裂，對地閃絡(luò)，分接開關(guān)飛弧，接頭間、繞組和鐵芯間、套管和箱體間短路。此故障發(fā)展速度快、產(chǎn)氣量大，放電將使絕緣紙燒焦乃至碳化，嚴(yán)重時可能造成變壓器燒損甚至爆炸。

2應(yīng)用油色譜分析故障的原理

變壓器中最重要的絕緣材料主要包括變壓器油及油中存在的有機(jī)絕緣材料。其中變壓器油屬于石油的一種餾化產(chǎn)物，包含一些飽和烷烴及芳香族不飽和烴等。而有機(jī)絕緣材料的組成成分主要是纖維素。變壓器油和有機(jī)絕緣材料的穩(wěn)定性差，在熱和電的作用下會發(fā)生分解。其中烷烴的熔點最低，高溫刺激下最容易被分解，在分解時，大分子烷烴分解成小分子的烷烴。就能夠估算出變壓器出現(xiàn)故障的原因以及變壓器未來可能出現(xiàn)的故障類型。這就是利用變壓器油色譜判斷變壓器故障類型的機(jī)理。

3變壓器油色譜異常的處理方法

目前，人工鉀能技術(shù)日趨成熟，實際應(yīng)用范圍也日漸廣泛。我國在進(jìn)行變壓器油色譜分析時已經(jīng)將人工鉀能技術(shù)滲透其中，主要是通過鉀能化軟件實現(xiàn)對變壓器油色譜錯誤情況的具體分析。操作人員利用鉀能軟件分析得到的實驗數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)故障部位，提高了變壓器故障解決的工作效率。實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，變壓器油色譜發(fā)生錯誤且部分微量金屬元素含量不一致時，一般會導(dǎo)致變壓器內(nèi)部鐵芯通電失敗，阻礙變壓器的穩(wěn)定運行，從而影響到電廠的電路運行。這時，工作人員就應(yīng)該及時和設(shè)備廠家聯(lián)系，由廠家派工程師過來維修或者回廠重修。在變壓器的油色譜信息出現(xiàn)錯誤時，對潛油泵進(jìn)行核查是首先要進(jìn)行的工作。潛油泵出現(xiàn)故障也會導(dǎo)致變壓器油色譜出現(xiàn)錯誤，所以在變壓器出現(xiàn)油色譜錯誤后，要盡快排查潛油泵是否是引起油色譜錯誤的主要因素。在潛油泵的溫度逐漸增加或者長時間高溫刺激時，潛油泵周圍油的性質(zhì)就開始變化，時間久后就會出現(xiàn)油裂現(xiàn)象，明顯降低變壓器的工作效率。在對潛油泵的運行情況進(jìn)行排查時，最常用的是超聲波檢測法。超聲波檢測法對潛油泵有一定的保護(hù)作用，可以準(zhǔn)確找到潛油泵故障形成的因素和詳細(xì)部位。這種檢測法應(yīng)用在油泵檢查中可以顯著提高變壓器穩(wěn)定運行的效率。變壓器中潛油泵發(fā)生故障的因素往往在于變壓器內(nèi)部遺留的金屬渣粒摩擦。對變壓器進(jìn)行檢查維修時，若是排查出潛油泵問題，維修人員可以替換新的，然后進(jìn)行監(jiān)測。若是更換后潛油泵開始正常運行，并且持續(xù)穩(wěn)定，則表示更換方案可行。若是更換后潛油泵依然無法正常工作，就說明故障問題不在此處，還要仔細(xì)核查潛油泵的其他部位。

4結(jié)束語

通過對變壓器油氣相色譜分析中常見問題的分析，提出了合理的解決措施，極大地減少了因設(shè)備異常給色譜分析工作帶來的影響，保證色譜分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，為變壓器油分析工作順利開展提供技術(shù)參考。另外，在變壓器油氣相色譜分析中，引起同一異常問題的原因不止一種，在分析過程中遇到問題，需要逐一排查，切勿盲目。同時，操作人員應(yīng)總結(jié)工作經(jīng)驗，掌握儀器設(shè)備性能，熟悉儀器正常工作狀態(tài)，規(guī)范工作方法，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行保駕護(hù)航。

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