變壓器故障油色譜診斷技術研究

馬海軍 馬夢鴿 張君浩 徐雅新 馬繼元 鄭斌

摘要：變壓器的運行質量關系著整個系統的安全性和穩定性，雖然近年來對提高變壓器運行質量的研究不斷增加，但仍然無法完全避免變壓器故障的發生?？梢詮募訌娮儔浩鞴收显\斷的角度著手，提高變壓器故障的處理效率，最大程度減少變壓器故障造成的不良影響。在變壓器故障診斷技術中，油色譜診斷技術的優越性較高，不僅能夠根據變壓器的運行狀態及時發現異常問題，還能夠快速和準確的診斷變壓器的故障類型與產生原因，為變壓器故障處理提供科學依據，可以采取更加科學有效的措施解決故障問題。還可以根據診斷經驗，制定科學的防范措施，避免變壓器故障的再次發生。所以對變壓器故障油色譜診斷技術的研究有著重要的現實意義，有利于變壓器運行質量的提高。

關鍵詞：變壓器;油色譜;診斷技術

引言

變壓器故障油色譜診斷技術需要采用油色譜分析儀進行，可以對變壓器的放電和過熱等現象進行準確的檢測，能夠盡快發現潛在的異常情況，掌握變壓器故障的實際情況。尤其是造成變壓器故障發生的因素較為復雜，導致變壓器故障類型較多，如果無法明確變壓器故障的影響因素和類型，將大大增加變壓器故障的處理難度，降低變壓器故障的處理效率，甚至造成變壓器故障影響范圍的擴大和影響程度的加劇。加強對油色譜診斷技術的了解能夠充分提高其技術優勢，為變壓器的良好運行提供更強的技術保障。

一、油色譜診斷技術的重要性

通常在進行變壓器故障檢測時，需要保證變壓器處于停止運行的狀態，但部分運行異常在停止狀態下難以被檢測到，這就導致部分變壓器運行問題無法被及時發現。當存在問題的變壓器繼續運行后，潛在的運行問題就會導致變壓器故障，對整個運行系統造成較大的不良影響，對變壓器的使用壽命也會造成損傷。油色譜診斷技術可以在變壓器保持運行的狀態下，對變壓器的運行情況進行全方位的檢測，只需要提取適當的油樣，按照診斷技術要求進行分析就可以掌握準確的檢測結果，及時發現潛在的故障隱患，并采取適當的措施進行處理，避免問題的擴大化?；谝酝脑\斷經驗和診斷結果來看，油色譜診斷技術的準確率極高，可以達到保障變壓器運行安全的理想效果。

二、變壓器故障分析

1、故障條件下產氣種類

變壓器經過長期運行后，存在油中氣體含量和空氣溶解平衡的情況，就會有較多氣體成分在變壓器油內，氣體成分的構成也較為復雜，通常以氮氣為主，能夠達到總體的70%左右，其次是氧氣，能夠達到總體的30%左右，其他少量氣體成分包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷和烴氣等。當電故障或熱故障點的溫度還在持續增加時，特征氣體會根據氧氣、氮氣、二氧化碳和烴氣等鍵能順序產生。

2、故障類型

熱故障和電故障在變壓器故障中最為常見，具有不同的故障特點。熱故障會造成大量烴類氣體的產生，可以根據溫度劃分成不同類型，其中低溫過熱是指300℃以下的熱故障，中溫過熱是指300-700℃內的熱故障，高溫過熱是指700℃以上的熱故障。通常在150℃以下的低溫過熱故障是由于超負荷導致的，而其他過熱故障的原因更為復雜，通常以電導體過流、電導體焊接、鐵芯短路、鐵芯接地和開關觸頭、冷卻油道堵塞等原因相關。

電故障產生的氣體種類較多，主要以氫氣、甲烷和乙炔氣體最多。當變壓器產生異常放電行為就可以診斷為電故障，根據異常放電行為的不同可以分為不同電故障類型，以局部放電、火花放電和電弧放電最為常見。在產生局部放電時，放電形式外部表現較為隱蔽，放電時間較長，放電能量也較低。在產生火花放電時，最常見于導線連線不良位置的放電，放電頻率為間歇性，會導致氣體繼電器發出示警。在產生電弧放電時，放電現象較為突然和劇烈，繼電器會直接發生跳閘現象。變壓器故障產生的氣體還會受到其他故障因素影響，包括絕緣材料老化故障以一氧化碳和二氧化碳氣體為主，變壓器內部受潮故障以氫氣為主。

三、變壓器故障油色譜診斷技術實驗數據

油色譜診斷技術需要大量的實驗數據作為診斷依據，尤其是特征氣體的含量注意值和產氣速率的數據，對診斷準確性的影響較大。主要在于變壓器和電抗器設備包括氫氣、乙炔和總炔等氣體組分，特征氣體含量在投運前的注意值分別為30、0和20。當運行條件為220kV時，注意值分別為150、5和150;當運行條件為330kV時，注意值分別為150、1和150。套管設備包括氫氣、乙炔、總炔和甲烷等氣體組分，特征氣體含量在投運前的注意值分別為150、0和150，不需要對甲烷進行考核。當運行條件為220kV時，注意值分別為500、2和100，不需要對總炔進行考核。當運行條件為330kV時，注意值分別為500、1和100，不需要對總炔進行考核。

特征氣體的絕對產氣速率和相對產氣速率都是特征氣體產氣速率的重要指標，需要根據科學的計算方式對絕對產氣速率和相對產氣速率進行分別計算。絕對產氣速率需要對兩次取樣氣體含量差值進行計算，兩次取樣的時間間隔比值也需要計算，再與設備的總油量比油密度的值相乘。相對產氣速率需要對兩次取樣氣體含量差值與單次取樣氣體含量相比進行計算，再與兩次取樣的時間間隔比值相乘，最后與百分比相乘。

四、變壓器故障油色譜診斷評估

1、故障判斷

變壓器的氣體組分最為明顯，可以根據氣體組分的情況對故障性質進行診斷。比如氫氣含量較大時，可診斷為變壓器內部受潮故障;氫氣和甲烷含量較大時，可診斷為低能量放電故障;當乙烷為主的總炔類氣體含量較大時，可診斷為電弧或火花放電故障;當一氧化碳和二氧化碳含量較大時，可診斷為故障中有絕緣介質相伴，包括絕緣老化或變壓器內部油氧化等。但在進行診斷過程中，還需要結合其他故障表現進行綜合診斷，才能夠確保診斷的準確性。

2、故障程度判斷

對故障程度的診斷會對后續的故障處理造成較大的影響，可以根據氣體組分的含量情況進行故障程度的準確診斷。比如當故障較為嚴重時，特征氣體含量注意值能夠超過5倍以上。由于故障往往處于不確定性的發展狀態中，可以通過氣體產生速率和含量等數據進行故障發展趨勢的診斷，有助于更具針對性和有效性的故障處理措施和變壓器檢測周期制定，避免故障的快速惡化。

3、故障類型判斷

故障類型的判斷需要綜合多方面的信息才能夠得到較為準確的結果，部分故障類型具有較多的相似表現，但仍然存在其他表現的差異，可以通過對差異表現的分析提高故障類型判斷的準確率。還可以采用科學的故障類型判斷方法進行判斷，常見的判斷方法包括雙比值法和三比值法，可以根據實際情況采用不同的方法。

（1）雙比值法判定

雙比值法對熱故障、電故障和絕緣故障都可以達到較高的判定準確率。在熱故障判定中，溫度產氣組分作為主要的判定依據，包括乙烷和乙烯的比值等。在電故障中，根據氣故障產氣組分比值作為判定依據，比如乙烷乙炔的比值在3以下時，就能夠判定為高能量放電表現。在絕緣故障中，二氧化碳和一氧化碳的比值作為主要依據，比如當比值達到7以上時，可以判定為絕緣老化故障;當比值在3-7中間時，可以判定絕緣狀態正常。

（2）三比值法判定

三比值包括乙炔和乙烯、甲烷和氫氣、乙烯和乙炔的比值，通過不同比值可以進行不同故障類型的判定。但需要確定氣體含量和產氣速率達到了注意值以后，才可以采用三比指法進行判定。

結語

變壓器在長期運行情況下，會受到較多因素的影響產生不同的故障，油色譜診斷技術可以根據油樣分析數據，對具體的故障類型和產生原因進行診斷，具有較高的診斷準確率和診斷效率。但仍然需要加強對油色譜診斷技術的了解，提高油色譜診斷技術的水平，才能夠確保油色譜診斷技術達到理想的診斷效果。

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