（1.国网山西省电力公司电力科学研究院 太原 030000；2.国网山西省电力公司检修公司 太原 030000）
摘要：变压器作为变电站中承载电力的主设备，在变电站中扮演电力支架的角色。为更好对油浸式变压器状态进行评估，文章列举了变压器可能出现的故障类型、诊断方法，并结合实例对诊断方法进行了验证，并提出了变压器状态有效的评估思路，为变压器检修提供决策依据，保障变压器安全运行。
关键词：变压器；油色谱；故障诊断；状态评估
1 引言
变压器在正常情况下，N2 、O2 、CO 、CO2这四种气体只有少量存在其绝缘油中，而不应该含有其他气体。但是在变压器本身发生故障时，绝缘油中则会出现多种烃类气体和氢气，目前的油色谱装置提取CH4、CO2 、C2H2、C2H6、C2H4、H2 和CO作为特征气体进行分析进而诊断变压器存在何种故障。这种方法对于尽早的发现变压器内存可能存在的潜伏性故障，避免变压器＂带病＂运行。
2 变压器故障类型
2.1放电故障
2.1.1击穿故障
绝缘击穿是变压器最严重的故障形式，变压器差动保护和轻重瓦斯、压力释放装置都可能动作跳闸，严重时变压器油箱爆裂起火，对电网的安全运行威胁最大。
2.1.2电位悬浮放电故障
电位悬浮放电故障可能发生于变压器内的任何连接松动的金属部件，一般来说，电位悬浮放电不至于很快引起绝缘击穿，主要引起油色谱分析异常和局部放电的增加，比较容易发现和处理。
2.1.3局部放电故障
局部放电故障，可能发生在任何电场集中或绝缘材质不良的部位，如高压引线、高压绕组静电屏出线、相间围屏以及绕组匝间等。
2.2 过热故障
变压器的过热故障主要分为两大类：一类是电流回路的过热，如分接开关或引线连接接触不良等；另一类是磁回路的过热，如铁心多点接地、硅钢片局部短路以及全星形变压器的过热故障等。
2.2.1电流回路过热
常见的电流回路过热故障有无励磁分接开关动静触头接触不良、线圈出线与套管连接不良、穿缆式套管线鼻子焊接不良等等，大多可通过油色谱分析和绕组直流电阻测试进行诊断。
2.2.2 磁回路过热
（1）铁心多点接地。
（2）铁心段间绝缘不良。
（3）全星形接线变压器的过热。
2.3绕组变形故障
变压器导线的抗弯能力差，再加上线圈与铁心之间不易塞紧，因此变压器内线圈在受到向内的幅向力作用下最容易发生变形。同时由于轴向线圈尺寸偏差等原因，也会导致轴向失稳。
3 油色谱在线监测原理
变压器中的绝缘油在热过着电的作用下分解出气体，在油里经对流、扩散不断地溶解在油中。这些故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系[1] [2]。
实现油中溶解气体故障分析的方法，当今采用的主要方法有：气相色谱法和光声光谱法两种方法，气相色谱法其精度测试相比光声光谱法较为准确。
色谱法的分离原理主要是，当混合物在两相间作相对运动时，样品各组分在两相间进行反复多次的分配，不同分配系数的组分在色谱柱中的运行速度就不同，滞留时间也就不一样。当流经一定的柱长后，样品中各组分得到了分离。当分离后的各个组分流出色谱柱而进入检测器时，记录仪就记录出各个组分的色谱峰。
4.故障分析方法
分析变压器油色谱的方法主要有TD图法，罗杰斯四比值法，日本电协研法和IEC推荐的改良三比值法。目前变压器油色谱分析一般采用三比值法，故障类型判断方法如表1.
5 500kV变压器油色谱在线监测数据分析
通过对忻都500kV开关站2007年以来变压器油色谱监测数据分析，均处于运行中330kV及以上变压器中溶解气体含量的注意值（单位μL／L）：总烃150；乙炔1；氢150范围内，处于良好状态。一台220KV变压器在2015年通过油色谱分析各种特种气体有所增加，H2，CH4，C2H4总烃超过注意值。
5.1 故障分析
（1）跟踪过程中产生乙炔，总烃含量持续増长。初步认为故障原因为：
① 变压器内部存在放电故障。
② 变压器内部有过热故障，特别是引线连接，分接开关接触，主变铁芯环流等。
（2）总烃的相对产气速率为：γ（总烃）=64.28 %。
（3）采用三比值法综合分析判断，则C2H2/C2H4=0.01，CH4/H2=2.22，C2H4/C2H6=7.07。三比值编码为022，结合其他故障判断方法，初步判断为高于700 ℃的严重高温过热故障。
总烃含量增长比较明显，总烃的相对产气速率达到了64.28 % 等情况，判断设备存在悬浮电位接触不良、导电回路接触不良现象或者结构件或电磁屏蔽等形成短路环的情况。
5.2 变压器状态评估
对于变压器进行状态评估首先要区分故障变压器和非故障变压器，对于故障变压器，需给出故障类型及处理意见；对于非故障变压器，需判断其健康状况，并提出检修策略。
对于一台变压器，只有两类状态有可能明确：一类是完全健康的变压器，也就是这台变压器的状态评估得分能100分；另一类是肯定不健康的变压器，也就是故障变压器[3][4]。通过这两类变压器的状态方程采用合适的算法，计算状态评估参数的权重，得到权重后就能对一般变压器进行状态打分。将这些得分分成若干种状态，如可以分成健康、良好、一般等。同时根据各参数变化和健康状况得分提出检修策略。
6 结语
综上所述，变压器绝缘油中气体组分与故障的类型及其严重程度密切相关。对其运行状态进行准确的评估，对故障和缺陷进行准确的诊断，关系到整个电网的运行安全。利用油色谱分析绝缘油中溶解的气体，可及时判断变压器内部是否存在隐性故障。对其状态的准确评估能为变压器检修提供科学的决策依据，通过对变压器的数据诊断和状态评估研究可以有效地了解和监视变压器的运行状况，并提供早期的故障报警，保障变压器的安全运行。
参考文献：
[1] 张闽，曾任清.油试验是电站充油设备在线监测的重要方法[R].大理：全国冶金供用电技术中心，2005.
[2] 刘先勇.从变压器油中分离故障特征气体的研究[J]电力系统.2009，22（07）：24-27.
[3] 赵文清，朱永利.电力变压器状态评佑综述[J].变压器，2007，44（11）：9-12.
[4] Q/GDW169—2008，油浸式变压器（电抗器）状态评价导则[S].
论文作者:原辉1,王天正1,王璇1,王志鹏1,晋涛1,高吉2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
标签：变压器论文; 故障论文; 色谱论文; 状态论文; 气体论文; 方法论文; 回路论文; 《电力设备》2016年第18期论文;