（安徽省阜阳供电公司 安徽阜阳 236000）
摘要：电力变压器是变电站的核心设备，其安全可靠运行对于保证电网的安全稳定性具有重要意义。本文即从变压器故障时所产生的气体量及比例的变化角度出发，利用色谱分析法检测变压器故障常见故障，并分析了主要的变压器故障检测技术，并且指出了在应用色谱分析法时减少误差应注意的事项，希望对相关工作者能有所帮助。
关键词：变压器；故障；诊断
1 变压器主要故障类型
1.1 过热性故障
按温度高低可以划分为低温过热、中低温过热、中温过热和高温过热，其中 150℃以下的低温过热通常是由应急性过负荷造成绝缘导线过热引起的，150℃以上的中低温、中温、高温过热的表现形式是局部过热现象。 按过热部位可以划分为裸金属过热和固体绝缘过热两类。 如果设备内的热量只引起绝缘油的分解时，一般称为裸金属过热。
1.2 放电性故障
①电弧放电：电弧放电是一种高能量放电，多发生在线圈匝间、层间和段间的绝缘击穿等部位。 这种类型的故障表现剧烈，大多情况下会引起气体继电器的动作发跳闸信号。 ②火花放电： 火花放电属于低能量放电，这是一种间歇性的放电故障，在较长时间内不断发生，可引发气体继电器的产气报警。这类故障大多发生于引线及导线连接处、铁心片之间、铁心与穿心螺丝接触不良、铁心接地不良处等裸金属部位。 ③局部放电：经常发生在油中气泡、气隙，悬浮金属导体周围、强电场中导电体和接地处金属部件尖角部位、 强电场中受潮的绝缘体内。 局部放电是一种低能量、低密度的放电现象，外部表现不明显，但持续时间比较长。 该类放电产生的特征气体是氢气，其次是甲烷，通过油色谱分析可以有效地诊断局部放电故障。
1.3 受 潮
如果变压器内部长期进水，会导致变压器受潮，进而造成油中的水分和固体绝缘中出现气隙， 可能会引发局部放电故障。 在这种情况下，因水分在电场作用下的电解作用和水与铁的化学反应，可产生大量的氢气。 变压器内部受潮，主要产气成分为 H2；如果因受潮发生了局部放电 ，也会产生 CH4。 因此 ，变压器内部进水时氢气的含量较高。
2 变压器油的色谱分析和故障判断
2.1 特征气体
首先应该检查主要特征气体的含量。 如果 H2、C2H2或者总烃的含量超过了规定的阈值，就可以通过特征气体含量做出初步判断。①过热性故障的产气组分：热性故障，尤其是中、高过热故障的表现是烃类气体中的 C2H4、CH4和 C2H6三种气体的含量异常。 随着温度的升高，C2H4的含量会不断增加，所占比例增加并占主要成分。 因此，总烃中烷烃和烯烃过量而炔烃很少或无，则是过热的特征。 ②放电性故障的产气组分：放典型故障中的电弧放电以及火花放电，会产生较高的放电能量，进而导致较高的温度 800~1200℃。 因此这两种方便故障的产气主要是 C2H2；局部放电能量较低 ，产气主要是 H2、CH4。无论是过热性故障还是放电性故障，只要有固体绝缘介入（故障部位有纸质绝缘材料包缚）都会产生 CO 和 CO2，裸金属部位过热和放电所产生的 CO 和 CO2很少甚至没有。 所以如果 CO 和 CO2没有出现大幅增长，则可排除固体绝缘异常的可能。 但是当 CO 和 CO2增长较快的时候，也不代表一定出现固体绝缘缺陷，还应该做进一步的判断。
2.2 产气速率
由于不同的设备具有不同的性质，因此即使气体含量超过了限定值，也不一定代表有故障；而有的设备气体含量虽然在限定值的范围之内，但是如果气体的增长速度太快，那么就需要加以重视，进行故障隐患的分析。 相比较气体含量，气体的产出速度更能够直接地反映设备故障的情况。 产气速度有绝对产气速率和相对产气速率两种：绝对产气速率，即每运行日产生某种气体平均值；相对产气速率，即每运行月（或折算到月）某种气体含量增加原有值的百分数的平均值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 在实际操作中，应该注意以下两点：①当某一项或几项气体的产气速率超过注意值时，则怀疑设备存在故障，应结合不同故障类型产生的特征气体进行分析，但是对总烃起始含量很低的设备，不宜采用此判据。 ②对怀疑气体含量有缓慢增长趋势的设备，使用在线监测仪随时监视设备的气体增长情况是有益的，以便监视故障发展趋势。
2.3 三比值法
所谓 IEC 三比值法实际上是罗杰斯比值法的一种改进方法。通过计算 C2H2/C2H4、CH4/H2和 C2H4/C2H6的值，构成三对比值，对应不同的编码，分别对应经统计得出的不同故障类型。在采取三比值法的时候应该注意以下问题： ①如果油中气体的含量是正常的，那么这个比值就没有实际意义。 ②当油中气体各成分的含量超过阈值，并且在可以确定变压器有内部故障的情况下，才可以使用三比值法进行分析并判断故障的性质。
2.4 综合判断
除了以上几种方法，还可以结合其他一些方法和手段辅助诊断，例如比值 O2/N2可以给出氧被消耗的情况；比值 C2H2/H2可以给出有载调压污染的情况；在气体继电器中聚集有游离气体时，通过判断游离气体与溶解气体是否处于平衡状态，进而可以判断故障的持续时间和气泡上升的距离。 其他判断方法包括：查阅资料了解设备的结构设计特点；核对设备的运行检修历史，例如历史缺陷和消缺情况、遭受短路冲击情况、大小修情况、负荷变化情况等等；有条件可开展其他试验，如局部放电试验、测量铁心接地电流、辅助设备检查和理化微水分析等。 根据以上所有方法和资料的结果，进行综合判断。
3 变压器故障诊断步骤
3.1 出厂前的设备
为了保证变压器和电抗器的质量，在出厂试验前后的两次试验结果，以及投运前后的两次分析结果不应有明显区别。此外，气体含量应符合国标要求。 此外还要注意积累数据，当根据试验结果怀疑有故障时，应结合其他检查性试验进行综合判断。
3.2 运行中的设备
①将试验结果的几项主要指标与油中溶解气体含量注意值作比较，同时与产气速率注意值作比较。 在短时间内各种气体含量增加速度较快，但仍然没有超过注意值，那么可以初步判断内部有异常状况；但是有的设备由于其自身特性，使气体含量的基值就比较高，在这种情况下如果气体含量超过注意值，但增长率低于正常的产气速率的注意值，仍可认为是正常设备。 ②当认为设备内部存在故障时，可用上述方法对故障类型进行初步判断。 ③在气体继电器内出现气体的情况下，应将继电器内气样的分析结果按国标要求进行判断。 ④根据上述结果以及其他检查性试验的结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况进行综合分析，判断故障的性质及部位。 ⑤根据具体情况对设备采取不同的处理措施，如缩短试验周期、加强监视、限制负荷，近期安排内部检查，立即停止运行，吊罩检查，返厂检修等。
4 结 语
电力相关设备尤其是变压器运行环境的复杂性给技术人员判断变压器油的相关故障带来了许多障碍。本文针对变压器油的相关故障,主要从金属物质含量和溶解气体方面作了相关论述,并介绍了如何利用传统方法和新兴技术对相应的故障做出诊断。本文所介绍的提纲性的指导方案,能在复杂环境下最大程度地判断变压器油的相关故障。对变压器油溶解气体导致的故障的研究已有近年,对于我国来说,其仍然处于初始阶段,尚有很多问题和技术瓶颈有待突破。考虑到当今变压器油对电力生产的重要性,我们必须进一步对其进行深人研究。
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论文作者:周海龙,周丽霞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：故障论文; 气体论文; 变压器论文; 含量论文; 设备论文; 比值论文; 速率论文; 《电力设备》2017年第14期论文;