综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断的分析

栗家润 郭旭东

摘要：变压器的应用为我们的生活带来了很大的便利，特别是电厂和工厂，如果变压器出现了故障，会对电厂和工厂造成非常严重的损失。基于此，本文对变压器故障的诊断方法进行了分析，主要介绍了利用油化的油色谱分析方法和电气试验的原理和诊断方法，并列举了具体的故障实例，给出两种方法综合应用的措施，意在帮助技术人员更为准确地进行变压器故障的诊断。

关键词：油色谱;电气试验;变压器;故障诊断

在我国现有的电力系统中，变压器占据着十分重要的位置，如果变压器出现比较严重的故障时，会对电力系统的运行造成不利的影响。技术人员在进行变压器故障诊断的时候，主要采用油色谱分析方法和电气试验方法，这两种方法虽然都能够诊断出变压器的故障，但是也存在各自的局限性，需要将两种方法进行结合使用，提高故障诊断的效率与准确性。

一、原理分析

变压器是电力系统中的重要设备。在变压器中，存在着变压器油，它是从天然石油中提取出来的，是矿物油的一种，也可以将其称为绝缘油，一般有石蜡基油和环烷基油。烃类物质是构成变压器油的主要物质，在变压器油中，烃类主要分为了3种，分别为环烷烃、芳香烃以及烷烃。其中，环烷烃所占的比重最大，能够达到80%。环烷烃具有良好的介电稳定性，能够保证变压器油性能的稳定。变压器在运行时，受热量和电的影响，变压器内的绝缘油以及一些有机材料，极有可能会产生一定的气体，如一些烃类气体和二氧化碳等。若变压器的内部出现了故障，那么变压器会以一定的形式将故障表现出来。在绝大多数情况下，变压器故障的出现会伴随着变压器内部温度的上升，还有可能会出现放电的情况，这时变压器内的气体受到一系列因素的影响，气含量可能会在短时间内剧增，其中的一大部分气体会溶解在变壓器油内。因此，我们可以利用色谱对变压器油中溶解气体进行全面分析，从而对变压器的故障进行把握。

二、利用油化进行变压器故障诊断

2.1 诊断原理

通常来说，变压器的各个组件能够随着变压器运行的时间而衰减，直到不能继续使用。在组件衰减的过程中很多绝缘体的性能也随之下降，从而释放出少量的化学气体。如果变压器的某个部位出现了升温现象，可能会使这些化学气体被分解，分解出来的气体会形成气泡溶解在油里，从而对变压器的正常运行造成不利影响。而且，化学气体的分解速度要远大于溶解速度，没有被溶解的气体会进入变压器，从而使继电器出现移动，导致变压器故障的发生。在变压器发生故障的初期，继电器内部的气体含量比较少，能够通过分析气体组分的方法来进行故障的诊断。

2.2 诊断方法

2.2.1 气体含量分析方法

该方法对于变压器故障的诊断就是通过气体的含量来进行的。在变压器内部的化学气体中，比较常见的是氢气、烃类、一氧化碳以及二氧化碳，不同故障形成的化学气体有所不同，只要对特征气体的含量进行分析，就能够找出变压器发生的故障。

2.2.2 产气速率分析方法

变压器在出现故障的时候，产气速率会随着变压器部位温度的升高而增加。因此，在进行变压器故障诊断的时候，还要对产气速率进行分析，如果变压器某处的产气速率比较高，就发生故障的概率就比较高。而产气速率的分析主要是对变压器的绝对产气速率进行分析。

三、诊断方法与标准

3.1 油中溶解气体的注意值

通过气相色谱仪，能够对变压器油中的气体含量进行测定。各种气体的含量反映出了变压器的运行状态。南网《电力设备预防性试验规程》对变压器油中溶解气体的注意值进行了规定，测出各气体含量后可以将其与规定的注意值进行比较，从而能够初步判断变压器运行是否有异常。

3.2 产气速率

变压器故障的产生，往往不是一个瞬间的动作，它有自己的过程，这个过程是需要时间的。南网《电力设备预防性试验规程》规定，烃类气体总和的产气速率大于6mL/d（开放式）和12mL/d（密封式），或相对产气速率大于10%/月，则认定设备有异常，必要时应缩短周期进行跟踪分析。

3.3 特征气体组分法

当变压器故障时，会伴随温度过热、内部放电或受潮的现象，此时我们都可以利用油色谱试验，对变压器故障进行分析，从而对故障的类型有一个基本的掌握。一般情况下，变压器故障的产生，受绝缘油及固体绝缘材料的影响最大。当绝缘油或固体绝缘材料在电流的作用下而发热时，或在电压的影响下而发生放电时，都可能会导致变压器故障的产生，而且在这些因素所导致的变压器故障中，变压器内部的一些气体会发生明显的变化。当变压器油的温度过高时，具体来说就是达到了300℃以上时，变压器油就会发生裂解反应。当裂解发生时，会产生氢气和甲烷，当变压器油的温度不断升高时，气体的含量和种类也会随之发生变化。由此可见，通过对变压器油中气体的比值和组分进行分析，能够对变压器故障进行初步掌握。

3.4 IEC三比值法

对变压器油中气体的组合特征进行分析，只能够对一些变压器的故障进行大致的判断，没有比较明确的指向性。IEC三比值法是变压器故障诊断中常用的一种方法。三比值法指的就是，在五种特征气体中，每种气体的溶解度和扩散系数都存在着差异，但有些气体在这两方面较为接近，将其中的三对比值计算出来，就可以作为判断变压器故障的重要依据。变压器油中五种特征气体分别为CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2，每两种溶解度以及扩散系数相近的特征气体形成的三对比值都有自己的编码，在将所测得的试验数据计算出编码组合后，通过对照三比值法的编码规则和故障类型的判别表即可初步判断故障类型。

结语：

综上所述，油色谱分析方法和电气试验各有优缺点，只有将两者结合才能更好地进行变压器故障的诊断。分析可得，通过本文的分析可知，油色谱分析方法的诊断更为准确，电气试验的操作比较便捷，技术人员可以定期通过电气试验开展检修工作，等到电气试验不能判断变压器故障的时候，再使用油色谱分析方法，这样能够有效提高变压器诊断的效率，从而保障变压器的正常运行。

参考文献

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