根據油色譜分析結果的微小變化查找變壓器的隱形缺陷

吳鶯

摘要：針對進廠檢修的變壓器，利用色相色譜技術對汽化后的氣體進行了分析，利用特征氣量法和比例法，對汽油機的組分、不同的氣體成分進行檢測，從而確定了變壓器在大修后的安全運行，并減少了出廠的變壓器故障率。

關鍵詞：變壓器;色相色譜技術;安全運行;故障率

1.變壓器油的作用

變壓器油是一種原油的分餾產品，目前國家有關標準是GB2536，《電工流體變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油》，按油品的不同，將其劃分為10、25、45三個等級。10#變壓器油為石蠟基，25#變壓器油為中間基或環烷基油，45#變壓器油為環烷基油。在變壓器中的應用主要包括：

散熱和冷卻功能：當變壓器在帶電時，因線圈中有電流流過，會產生“銅損”與“鐵損”，從而導致熱聚集、升溫。若不加以排泄，線圈內的溫度勢必會升高，超過一定的溫度，就會破壞線圈與鐵心之間的絕緣層，從而引起短路，從而導致變壓器的故障。變壓器油具有較高的比熱、較低的移動粘度、較好的導熱性，能通過絕緣介質或直接傳輸到變壓器本體。運轉時，變壓器油溫升高，其比重隨之下降，通過本身的對流或外界的強制循環，高溫的油液從變壓器器體內部向上流動，而下端的變壓器油則隨之上浮。高溫高的油流通過變壓器周圍的散熱器，將熱量傳導至外部，以實現散熱，確保變壓器的正常工作。

絕緣、防潮、抗氧化性：目前最常見的環烷基變壓器油是以環烷烴為主，它具有高介電常數，低介質損耗，高絕緣性能。有數據表明，空氣的介電系數是1.0，變壓器油的介電系數是2.2～2.4。變壓器整體浸泡在變壓器油中，絕緣強度得到很大的提高，能更好地保障變壓器的安全工作。變壓器油在空氣和濕氣的腐蝕下不會迅速老化，把絕緣材料浸泡在變壓器油里，可以把鐵心、線圈等部件與空氣、濕氣隔絕，防止潮濕。在絕緣材料中填充變壓器油，能降低容易被氧化的纖維素所吸收的氧氣，從而保護鐵芯、線圈和固體絕緣部件的氧化。

變壓器內部故障的診斷：隨著實際工作的不斷發展，人們已實現了對變壓器內部故障進行檢測的目標。變壓器油中的氣體有兩個來源：（1）在使用過程中，由于多種因素的作用，變壓器內部的絕緣材料逐漸分解、變質，分解后的產品大多溶于變壓器油中。（2）當變壓器內部發生故障時，變壓器機油和固體絕緣物質會在不同程度上產生一定的特性氣體，這是發生故障時所產生的氣體。通過對變壓器油中的氣體的定期監測，可以監測和分析變壓器內部的情況。

2.變壓器油色譜分析原理

變壓器油的色譜分析技術，是基于石油中的溶解氣體類型，以及與變壓器內部故障的對應關系，根據氣體的成分和成分，對變壓器的故障類型、故障部位、故障發展趨勢、嚴重性等進行分析。它是檢驗變壓器的潛在失效和威脅，保證其在實際操作中的安全和穩定。

變壓器油是從石油中分離出來的一種礦物油，它含有礦物絕緣油和固體型有機絕緣材料。在變壓器油的日常運行中，變壓器油中的絕緣油和其它絕緣材料會慢慢地發生老化，并伴隨著少量的氣體如氫氣、乙烷、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等。當變壓器內部發生故障時，這種氣體的排放量會迅速增加。

一般地，對于諸如H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、 CO、CO2等對故障診斷有實用價值的氣體稱為總烴。從變壓器油中溶解的氣體成分來判別故障的具體情形，變壓器油中的溶氣色譜法是一種用于充油電器設備潛在失效的檢測手段，目前已經被廣泛使用，各種技術文章都對其使用方法進行了探討。

3.新裝變壓器油指標超標的原因及處理措施

高質量的氫氣：經色譜法檢測，H2含量超過標準，但其它組分未增加時，可以大致判定變壓器油含水量超過標準。為了更好的鑒別，可以對變壓器油進行微水分析，并對其進行擊穿電壓測試。若油液擊穿電壓下降，含氫量的變化晚于微水含量，則由于含氫量與含氫濃度成正相關，因此可以進一步證實，由于含氫能力的提高會引起含氫量的升高。如果出現這種情況，首先要檢查變壓器的氣密性，避免由于變壓器的氣密性不合格而使變壓器內的變壓器油與大氣發生接觸，從而使變壓器的水分含量增加。確定氣密性良好后，應進行熱油循環，所選擇的油循環裝置應使變壓器進油口油溫符合設備制造商的規定。應該注意到，因為在設備受潮時，固態絕緣材料的含水率要高于石油的幾倍，并且兩者間的濕度有一個比較的平衡。若經過一段時間的熱油循環，其微水指數仍高于正常值，就有理由認為是絕緣材料受潮，因此，必須根據絕緣試驗的結果，對變壓器內的固體絕緣進行烘干。

生成乙炔：一般是在800攝氏度以上的變壓器油中發生熱分解的產物，也就是在油中發現乙炔是一種典型的放電或高溫失效。通常情況下，變壓器油是極少數的，但是，有時變壓器內部沒有故障，因為其它原因，也可能會產生乙炔，并且這種情況下，變壓器的乙炔含量通常都比較低。由于變壓器沒有通過操作，所以排除了在操作過程中產生乙炔的原因。在開始使用之前，變壓器油中會產生乙炔，這有如下的原因：

（1）變壓器本體及附件出廠時，殘留的機油中含有乙炔。如果生產企業所供應的變壓器油本身就包含乙炔，或者在出廠之前進行耐壓試驗、局放試驗時發生放電而生成的乙炔等。對此，應對現場的變壓器本體殘留油進行分析，并使用符合標準的同型號變壓器油清洗附件。

（2）由于現場的石油處理裝置。比如，由于過濾器的加熱部件發生故障，或者由于油泵停止運行，所以加熱部件仍然在運行，所以在加熱器中導致了油的過熱分解。這就需要對油循環進行全過程的監控。

結束語

本文介紹了變壓器油在變壓器的穩定化過程中的作用，闡述了它的工作原理，并從理論上探討了它在新裝變壓器油指標超標時的故障診斷中所扮演的角色，并提出了相應的解決辦法。變壓器是我國電力工業的一個重要組成部分，它的地位是無可取代的。利用變壓器油層析分析的結果，監測變壓器的內部情況，確保裝置的正常工作，促進了國內供電系統的正常運轉。

參考文獻

[1]陸培鈞. 根據油色譜分析結果的微小變化查找變壓器的隱形缺陷[J]. 變壓器， 2008， 45（9）：2.