利用油色谱分析判断变压器故障及处理思路构建

陈晓晖　夏琼

摘要：电力系统中的变压器主要为油浸变压器，如果内部出现潜伏性故障，那么油纸就会出现烃类气体，如果变压器发生故障，那么绝缘油就会局部放电，在热作用影响下，变压油就会分解成为不同的有机低分子气体，将油色谱分析判断法应用在变压器故障的诊断工作中可以帮助检修人员及时发现变压器中存在的各类潜伏性故障。在应用该种分析措施时，需要根据变压器设备的运行情况与试验数据来调整分析方式。文章阐述了利用油色谱分析判断变压器故障的对策。

关键词：油色谱分析法；变压器故障；处理思路；油浸变压器；变压油

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0076-02

在社会的发展之下，电能与人们生活与生产之间的联系变得越来越紧密，电力也成为了社会发展的重要支撑力量，一旦出现大面积停电，对于经济的发展将会造成不可估量的影响。变压器是电网的核心部件，如果变压器出现故障，就会给电力系统的运行带来安全隐患，因此，必须要做好变压器故障的检测工作。采用油色谱分析法来分析变压器油溶解气体含量能够分析出变压器内部故障问题，避免变压器发生损坏，下面就针对油色谱分析判断变压器故障的方式与处理思路进行深入的分析。

1 变压器故障类型与特征气体分析

1.1 变压器故障类型

1.1.1 变压器过热故障。在绝缘材料裂化以及绝缘性能恶化等因素的影响下，变压器很容易出现过热故障的问题，这种问题可以分为固体绝缘过热与裸金属过热两种类型，只要分析出一氧化碳与二氧化碳的含量即可轻易分析出过热故障的类型。

1.1.2 放电故障。根据放电强弱，变压器放电故障可以分为高能放电、低能量放电与局部放电三种

类型。

在出现电弧放电问题之后，产生的气体主要为氢气、乙炔、甲烷、乙烯，该种故障时间短，一般色谱法很难分析。局部放电主要发生于套管与互感器之中，导致局部放电的因素主要为制造工艺不过关、维护不当、设备受潮，在发生局部放电时，产生的气体主要为氢气与甲烷。

1.2 特征气体

在变压器出现故障后，主要的特征气体是氢气，其他气体成分并不高。

2 油色谱分析原理

在电力系统之中，变压器主要为油浸变压器，如果内部出现潜伏性故障，那么油纸就会出现烃类气体，如果变压器发生故障，那么绝缘油就会局部放电，在热作用影响之下，变压油就会分解成为不同的有机低分子气体，这些气体会溶解于变压器油之中，因此，变压器故障位置绝缘油含量会出现变化。

在变压器位置抽取样油，对其中的气体含量与成分进行分析即可判断出变压器是否出现故障，在应用油色谱分析法时，先需要将样油采集至相关的容器，再分离油气，来分析其色谱情况。

3 变压器故障的分析与处理

某电力企业变压器在2004年投入使用，2013年开展例行试验结果显示变压器运行无异常，在2014年迎峰度夏前利用油色谱进行分析，结果显示，总烃超过标准，提示变压器出现了热性故障。

3.1 油色谱分析结果

在上述变压器之中，二氧化碳与一氧化碳含量并无显著增加，其热点温度为749℃，根据三比值法可以确定该变压器出现了高温局部过热故障问题，导致该种故障产生的原因主要是由于低压侧引线接触问题或者高压侧分接开关接触问题引致，还有可能是由于漏磁环流、铁芯多点接地以及铁芯局部短路引致。根据四比值法可以确定变压器故障产生的原因是由于铁件与油箱中出现磁路故障，油色谱分析结果显示，变压器裸金属出现了高温过热故障问题，基本可以判断为磁路故障。

使用油色谱分析法对铁芯红外测温、电气试验、接地电流、负荷问题进行了分析，结果显示，近月内铁芯接地电流在标准范围之内，因此，铁芯无多点接地问题，整个油箱中的温度均匀，基本上无明显过热点，因此，变压器故障并非是由于漏磁环流导致的磁路故障。在变压器侧无功负荷不变的情况下，总烃量依然在增长，这就能够将电路故障排除，在将主变压器停止运行后开展铁芯绝缘试验与直流电阻试验，试验结果显示，此次变压器故障并非由于铁芯多点接地引发，与电路故障也无显著关系，是由于铁芯局部短路造成的环流发热引致。

3.2 吊罩检查结果分析

油色谱分析结果显示，在线圈边缘位置发生了过热变色的问题，变压器容量较大，很容易出现漏磁问题，这种问题多出现于变压器线圈端部之中，漏磁会产生涡流，致使线圈侧边缘发生了过热变色的问题，由于开采位置使用了不导磁钢板，因此不会出现过热问题。同时，并联接地位置铁芯与引线接地部分出现了高温过热以及铜片烧断的问题，将引线拆除后对其绝缘性能检查，结果显示故障位置两级铁芯绝缘性能消失。解体检查结果显示，在靠近油道位置与两极位置铁芯硅钢片发生了过热变色问题。由于变压器容量较大，就需要在铁芯内部设置出不同的绝缘纸板与油道，就需要在铁芯位置引出接地铜皮，由于铜皮处在铁芯中间位置，在出现短路问题时循环电流会较大，这就导致一些硅钢片和接地铜片发生过热与变色的问题，致使接地铜片被烧断。

3.3 故障处理措施

根据检查结果，可以将铁芯的并联接地模式转化成为串联接地模式，减少硅钢片数量，缩小铁芯面积，接着更换烧坏的铁芯重叠碟片与硅钢片，对整个油道进行二次布置，避免由于上述问题导致油道发生短路。在漏磁产生位置，为了减小漏磁面积、切断涡流路径，需要及时更换开槽。在完成更换工作之后，即可过滤变压器油，在完成修复工作之后，变压器静置24小时，再开展油色谱复试与电气试验工作，结果显示，油色谱与电气试验结果均达到标准。

3.4 故障分析过程中的注意事项

在分析变压器是否出现故障，就需要对气体分析结果的指标进行对比，如果其中某一项指标超过了标准值，都必须要注意，但是这也并非是判断故障的唯一标准。举例来说，部分设备某种气体含量超过标准值，也并非确定设备出现了故障，该种问题出现的原因也可能由于外来干扰的影响。再如，某些气体虽然低于标准值，但是增长速度却十分迅速，也需要加强注意。

如果油中存在含有烃类与氢的气体，但是处在标准值之下，且气体成分稳定，未出现其他的发展趋势，那么即可认为变压器的运行是正常的。对于标准值，需要根据变压器运行的实际情况来判断，如果并未绝缘与电路问题，就能够缓停运检查。此外，在应用油色谱分析法时，要重点注意到其中一氧化碳和二氧化碳的比值与含量问题，变压器在长期运行过程中会产生大量的一氧化碳和二氧化碳，这种含量与变压器运行时间密切相关，还会受到温度、运行负荷以及设备结构等因素的影响，因此，很难针对此制定标准值。一般情况下，如果开放式变压器中一氧化碳含量不足300μL/L，二氧化碳与一氧化碳之比在7左右，那么就是正常的范围。

3.5 故障产气速率判断方式

变压器故障的发展属于一种过程，如果仅仅使用油色谱分析法是很难确定出故障问题，如果要分析气体标准值，但是气体增长速度快，就必须要分析故障位置产气速率。在分析过程中，需要严格遵循《变压器油中溶解气体分析判断导则》，这对于变压器故障的分析有着积极的效用。如果变压器中总烃产气速率超过10%必须要格外注意，可能变压器内部出现了故障，如果产气速率超过40μL/L那么就提示变压器之中出现了严重的故障。

3.6 三比值分析法

三比值分析法是改进过的罗杰斯比值法，在采用该种方法分析时，需要注意到两个问题：（1）气体含量正常的变压器比值与故障的判断并无显著关系；（2）在油中气体成分含量较高的情况下，气体成分浓度大于灵敏度极限值十倍以上，且分析结果显示变压器内部有故障，才能够使用三比值法，如果在不确定变压器存在故障的前提下就使用三比值法，那么就可能出现误判的情况。

4 结语

总而言之，将油色谱分析判断法应用在变压器故障的诊断工作中可以帮助检修人员及时发现变压器中存在的各类潜伏性故障，在应用该种分析措施时，需要根据变压器设备的运行情况与试验数据来调整分析方式，综合分析变压器运行过程中存在的问题，得出最为准确的数据，以此为基础制定出针对性的解决措施，保障电压器运行的安全性与可靠性。

参考文献

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[2] 徐志钮，律方成，赵立刚，李宝树.基于LabVIEW的变压器油色谱分析故障诊断系统[J].电力科学与工程，2005，（4）.

[3] 连鸿松，郑东升，施广宇，吴奇宝.两起电容式电压互感器油色谱异常分析[J].电力与电工，2010，（2）.

作者简介：陈晓晖（1972-），男，湖南新宁人，国网湖南省电力公司邵阳供电分公司工程师，研究方向：变电检修。