油色谱分析技术在变压器故障诊断中的应用

朱琳

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，对于变压器的运行质量、效率、经济，提出了更多的标准；以往的检测手段，并不能很好地发现其变压器内部隐藏的故障，造成企业的经济损失；但是油中溶解气体色谱分析法的应用，仅能够针对于变压器的异常情况，进行及时的发现；同时也能判断出故障的类型，产生的原因；有效地促进了我国生产水平的提升；对此本文就油色谱分析技术在变压器故障诊断中应用，结合其技术分析原理进行分析，希望对于我国科学技术的发展，有着积极的促进意义。

关键词：变压器；气相色谱分析；故障诊断

中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-150-2

0 引言

变压器油色谱分析仪，是目前常用于检测充油电力设备的放电、过热现象的仪器，是保证电网安全运行的有效手段，主要作用是变压器的安全维护。但是分析过程复杂且烦琐，要想更好地保证分析的结果，就要在提升实验人员操作知识、实验技能、专业水平的同时，完全按照《变压器油中溶解气体分析和判断导则》进行操作，从而更好的达到应用的目的。

1 油色谱分析方法的应用

对于变压器的绝缘测试，需要在变压器停止运行，停电条件下进行检测。其实变压器处于停电状态，很多的内部潜藏故障，是很难被发现的；对此给变压器的使用寿命，造成一定的影响，同时也增加了安全隐患。色谱分析技术的应用，能够针对不停电的变压器，对其内部故障进行有效的预测、检测；工作机理，从变压器中，提取适当的油样，通过分析就能得到故障检测结果，明确其内部故障是否存在，以及严重程度。经过一系列的研究证明，色谱分析技术的应用，对于变压器内部故障的检测率，能够达到100%。说明该技术，对于隐藏故障的灵敏性、有效性，还是非常高的。

2 变压器故障分析

2.1 故障条件下产气种类

当变压器处于正常操作状态下，且当油中气体含量，与空气溶解平衡后，此时变压器油中含气成分，包括30%含量的氧气、70%左右的氮气、0.3%左右的二氧化碳，以及少量的烃气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳气体。

同时在电、热故障点温度增加的情况下，特征气体会按照一定键能顺序产生，以上几种气体的排序，就是产气顺序。

2.2 故障类型

变压器内部故障，主要体现为热故障、电故障两种故障类型。其中热故障，主要产生以烃类气体，故障类型包括150℃、300℃以下的低温过热；300℃到700℃之间的中温过热，以及700℃以上的高温过热故障。其中没有超过150℃的低温过热，表现为超负荷导致的绝缘导线温度升高；而超过150℃以上热故障，表现为开关触头、铁芯接地、铁芯短路、电导体过流、电导体焊接、漏磁集中、冷却油道堵塞部位等故障。

而电故障，主要产生氢气、甲烷和乙炔气体；故障指变压器的放电行为，包括电弧放电、火花放电、局部放电。其中电弧放电故障，多会突然发生剧烈的放电现象，使其继电器出现跳闸动作。其中火花放电故障，时常发生在导线连接不良位置，表现为间歇性频繁放电，使其气体继电器，发生产气报警动作。而局部放电故障，放电形式外部表现不明显，且长时间的低能量放电。当变压器的绝缘材料，出现老化现象时，主要产生一氧化碳、二氧化碳气体；当其内部受潮时，会产生氢气。

3 分析用实验数据概述

油色谱分析用的实验数据，包括特征气体的含量注意值、产气速率。变压器及电抗器设备的气体组分，包括氢气、乙炔、总炔，投运前的特征气体含量注意值分别为30、0、20；在220kV条件下运行的含量注意值分别为150、5、150；在330kV条件下运行的含量注意值分别为150、1、150。套管设备的气体组分，包括氢气、乙炔、总炔、甲烷；投运前的特征气体含量注意值分别为150、0、150，甲烷不考核；在220kV以下条件下运行的含量注意值分别为500、2、100，总炔气体不考核；在330kV以及上条件下运行的含量注意值分别为500、1、100，总炔气体不考核。

特征气体产气速率，也包括绝对产气速率，以及相对产气速率；其中绝对产气速率，按照指定方式进行计算，即两次取样的气体含量的差值，与两次取样的时间间隔的比值；乘上设备的总油量比上油密度的值。而相对产气速率计算方式为，两次取样的气体含量差值比上单次的取样气体含量，乘上一与两次取样的时间间隔的比值，在乘上百分比。

4 变压器故障评估

4.1 故障判断

对于变压器故障性质的判断，可以根据气体组分，展开一系列的评估。即当变压器内部受潮时会产生氢气；低能量、密度条件下的放电，会产生氢气、甲烷；电弧、火花放电，会产生以乙烷为主的总炔类气体；当故障中伴有绝缘介质，就会产生一氧化碳、二氧化碳；当绝缘出现老化，或是变压器内部的油出现氧化时就会产生一氧化碳、二氧化碳；但这不是绝对的，还是要进行故障程度的分析。

4.2 故障程度的分析

要想对于其故障程度进行分析，完全可以根据数据信息，即特征气体的组分含量，进行有效的判断。严重故障，是指特征气体，超过5倍注意值；故障发展的趋势，可以根据气体产气速率、含量进行分析。根据绝对产气速率，与注意值的大小比较，明确地掌握其发展形式，并合理地制定、调节检测周期，并实时进行观察。同时严重故障的判断，可以对其总烃的相对产气速率进行分析，得出结论。

4.3 故障类型判断

综上所述，明确了故障类型，故障发生的行为，设备动作，以此为基础，就能判断故障类型了；将其故障类型的判断方法，总结为两种，即双比值法、三比值法。

4.3.1 双比值法判定

通过双比值法，①能够判定过热性故障，方法可以采取乙烷、乙烯的比值判断，可以根据温度产气组分等方法进行判定；②对于放电故障、放电过热故障的判定，可以根据其故障产气组分比值，即乙烷、乙炔的比值进行判断；当比值超过3时，表示低能量放电，带有过热的故障；当比值没有超过3时，表明高能量放电，且带有过热的作用故障。③绝缘老化、绝缘故障的判定，可以根据二氧化碳与一氧化碳的比值进行判定，当比值超过7时，表明绝缘老化故障；当比值小于3时，表明属于故障范围；当比值在两者数据之间，表明绝缘正常。

4.3.2 三比值法判定

通过乙炔与乙烯、甲烷与氢气、乙烯与乙炔的比值，判断其故障的出现。

采用三比值法，进行故障类型判断时，需要气体含量、产气速率，达到注意值时，才能使用该种方法进行故障的判断。

5 总结

综上所述，通过对于油色谱分析技术在变压器故障诊断中应用的分析，发现该种故障分析的方法，不仅高效且检测时间短；但是操作人员一定要注意细节问题，注重其检测样的进样量，定性、定量重复性偏差的控制等，使其高精度、数据快速处理等的仪器功能得以正常发挥。

参 考 文 献

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