通过气相色谱分析变压器的潜伏性故障

曹瑞光

摘要：利用气相色谱法预测变压器的潜伏性故障是通过定性、定量分析溶于变压器油中的气体来实现的。由于故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的严重性有密切关系，所以定期分析溶解于变压器油中的气体就能及早发现变压器内部存在的潜伏性故障，并随时掌握故障的发展程度。通过一些成熟的分析方法，就能够充分掌握变压器的运行状态，提早发现变压器内部故障并给与准确的故障诊断，防止重大事故的发生。

关键词：变压器 气相色谱 故障诊断 油中溶解气体 IEC三比值法

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0125-02

近年来，随着我国电力建设的飞速发展，电力设备投入的日渐增多，电力设备如变压器的设备故障也日渐增多，由于现有的预防性试验方法在一般情况下，尚不能在带电时有效地发现变压器内部的潜伏性故障，所以目前电力系统广泛采用气相色谱法来查找变压器绝缘缺陷。本文就是全面的论述了利用色谱技术分析变压器内部故障的方法，并且通过结合案例进一步检验和论证了色谱分析的对变压器内部故障诊断的有效性。

1 变压器内析出气体的特征

导致变压器内部析出气体的主要原因为局部过热、局部电晕放电和电弧，这些现象都会引起变压器油和固体绝缘的裂解，从而产生气体。表1列出了各种故障下放出的主要气体成分。

2 变压器油中溶解气体的注意值

表1虽然介绍了各种故障下油和绝缘材料放出的主要气体成分，但是这对判断事故性质仍然是不充分的，因为缺乏比较标准，即油中溶解气体的注意值。我国《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（以下简称《导则》）中规定变压器油中氢和烃类气体的注意值，一般不应大于表2中所列的数值。

3 通过气体量判断变压器内部故障

3.1将色谱分析结果的几项主要指标（总烃、乙炔、氢）与正常值作比较

运行中变压器内部氢与烃类气体含量超过表2中任何一项数值时，都应引起注意。根据历次测试记录或重复取样试验的结果，考察其产气率，从而对其内部是否存在故障或故障的严重性及其发展趋势作出估计。

3.2对CO和CO2的指标进行判断

CO和CO2是纤维绝缘材料分解产生的特征气体，当故障涉及到固体绝缘时会引起含量明显的增长。但这两个指标分散性很大很难划出严格界限，因此《导则》只对开放式变压器作了规定。

3.3用特征气体法和三比值法判断故障性质

若气体分析结果超出表2所列数值时，则表明设备处于非正常状态下运行，但这种方法只能是粗略地判断变压器等设备内部可能有早期的故障存在，而不能确定故障的性质和状态，确定故障的性质和状态的方法如下。

3.3.1特征气体判断法

特征气体可反映故障点引起的周围油、纸绝缘的热分解本质。如表3所示。

3.3.2IEC三比值判断法

仅采用特征气体法结合可燃性气体含量法虽然可作出对故障性质的判断，但是要对故障性质作进一步的探讨，预估故障源的温度范围等，还必须找出故障产气组分的相对比值与故障点温度或电应力的依赖关系及其变化规律，目前常用的是IEC三比值法（如表4）。

4 典型应用

某发电厂2号主变压器型号为SFP10-400000/500；额定电压：550-2×2.5%/24kV；额定电流：419.9/9622.5A；联接组标号：YNd11；户外型、油浸式、三相一体；冷却方式为强油导向风冷；制造厂为西安变压器厂，投运日期：2002年9月。

2006年4月初，在变压器油色谱检测分析中发现了乙炔气体，其它烃类气体、总烃、一氧化碳、二氧化碳均相对稳定。乙炔的出现引起了注意，并加强了该变压器运行中的检测跟踪，经过多次滤油处理后随着设备的运行乙炔气体继续出现，见表5。

根据油色谱分析技术，乙炔出现及其含量是油色谱的一项重要的技术指标，是该变压器内部存在高温过热或放电性故障的早期征兆。针对油色谱分析异常情况，2007年6月进行电气预试：低压侧线间直阻不平衡度由出厂时的0.58％变为0.98％；2008年3月24日进行电气预试，低压侧线间直阻不平衡度增长为2.16%。2008年11月开始，上述烃类气体开始快速增长，总烃含量很快就接近规定的注意值150uL/L，产气速率明显增高，由此肯定故障开始加剧，应及时实施变压器吊罩检修措施。2009年变压器吊罩后，检查发现A相线圈尾端低压2分支引线其中一股引线线鼻内线匝压接处过热熔断，验证了上述的分析结果。

此次故障中油色谱分析技术提供了准确的信息。

5 结语

通过以上分析变压器内部故障分析处理的案例来看，运用油色谱检测和分析技术，能够充分掌握变压器的运行状态，提早发现变压器内部故障并给与准确的故障诊断，防止重大事故的发生。

变压器运行中如果发现油色谱分析数据异常，应在排除外部因素的情况下，积极运用色谱分析技术进行诊断；当特征气体增长迅速或含量达到规定值时，说明故障发展迅速，必须立即停止运行查找故障部位，避免延误最佳处理机会，造成故障扩大。

参考文献

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