特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100
摘要：随着我国经济的发展，科学技术的飞速发展。变压器油色谱分析技术在变压器故障诊断中起着重要作用。通过分析35kV变压器油色谱数据异常的故障，介绍了变压器油色谱分析技术和基于变压器油色谱分析技术的变压器故障诊断方法，成功诊断出变压器故障类型。
关键词：油色谱；分析；故障诊断
引言
气相色谱分析始于20世纪60年代，中国的电力部门在20世纪70年代开始在这方面进行研究和探索。色谱分析变压器油，检测变压器油中溶解气体的组成，特征气含量，变化趋势，可以判断变压器内部故障和潜在故障。油色谱分析技术的灵敏性，方便性和准确性在变压器状态评估中起着关键作用。
1变压器油色谱技术概述
变压器油是许多不同分子量的含CH3，CH2和CH化学基团的碳氢化合物分子的混合物，并通过C-C键结合在一起。运行中的变压器油将在电或热的作用下缓慢产生少量氢气（H2）和低分子量碳氢化合物气体。当发生变压器内部故障时，所产生的热量使得由绝缘油形成的气体形成气泡，气泡通过设备中的对流，扩散和其他运动不断溶解在油中。这些故障气体的成分和含量与故障类型及其严重程度密切相关。变压器油的色谱分析可以及早发现设备故障。
2油色谱在线监测系统的工作原理
变压器油色谱在线监测系统，首先，油样收集单元采集油气分离后的故障特征气；混合气体通过载气装载到塔上，塔内分离出故障特征气体；分离出的气体依次进入气体传感器；气体传感器以峰值的顺序检测故障特征气体H2，CO，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO2等，并将其转换为电信号。采集单元完成数据转换和采集，并收集数据。进行存储，计算和分析，以获取故障气体成分和总烃含量，这些成分通过以太网传输到数据处理服务器。背景故障诊断专家系统对变压器油色谱数据进行综合分析诊断，完成变压器故障判断。
3变压器故障诊断方法
根据“变压器油中溶解气体分析测定指南”，对于220kV及以下变压器，当总烃超过150uL/L或乙炔超过5uL/L或氢超过150uL/L时，应注意不能超过150uL/L现在确定。变压器肯定有问题。当检测到气体成分含量超过警戒值时，应进一步确定变压器是否有故障以及存在哪种故障。常用的故障诊断方法包括特征气体法和修正三比值法。
3.1特征气体法
不同故障类型的变压器产生的气体成分也不同。不同故障类型的瓦斯特征识别了故障的性质。
3.2改进的三比例法
改进的三比值法基于IEC60599推荐的三比值法，根据国内的实际经验对编码组合和故障类型进行改进。该方法使用五种气体的三种比较值作为确定充油电气设备故障的方法。
4变压器油色谱在线监测系统应用
4.1基于油中溶解气体的变压器故障诊断方法
变压器的不同故障会产生不同的气体。根据变压器油的气相色谱测定结果和产气特性以及特征气体的价值，可以初步判断变压器故障及其性能。变压器油中溶解气体H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO和CO27具有判断变压器故障类型的参考值，被称为特征气体。其中，CH4，C2H6，C2H4和C2H2之和称为总烃，H2和总烃之和称为氢烃。
4.2在线监控系统应用
变压器油色谱在线监测系统安装在变电站＃1主变压器中。到目前为止，已经发现两起可疑故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在离线油色谱测试的对比分析后，确定了局部放电事故，并在维护过程中进行了检查。避免事故的发展和扩大起到了相应的作用。根据在线监测数据的异常情况，当天对变压器进行采样，并在试验箱内进行油色谱分析测试。结果与在线监测数据值趋势一致。结合在线和离线油色谱分析结果，可以确定变压器存在局部放电故障，但不涉及固体绝缘的局部放电，因为CO和CO2的变化不明显。所采取的维护策略是进行石油处理。处理完成后，在线监测的数据恢复正常。
5变压器故障诊断实例
5.1故障变压器基本情况
A供电公司35kV象山变电站2号主变压器型号SZ11-10000/35，山东鲁能泰山电力设备有限公司生产，于2009年3月份投产。二号主变压器在2009年的移交测试中接受了多次接地测试。现场核心检查发现里面有垫片。2013年，核心检查中未发现主变压器声音异常。
5.2失败分析过程
1）2017年8月15日21时55分，35kV象山变压器2号主差速器被切断。色谱分析表明，总烃量严重超标，变压器油中的主要气体组分为CO，CO2，C2H4和CH4。使用特征气体法进行初步诊断，2号变压器跳闸的原因可能是内部油纸绝缘过热故障。然后使用改进的三比值方法进行诊断，可以得到以下数据：
C2H2/C2H4=0.00225，比例代码为0；
CH4/H2=5.3，比例代码为2；
C2H4/C2H6=30.8，比例代码为2。
改进的三比值代码为022.参见表3，变压器故障类型是高温过热（高于700°C）。导致变压器温度过高和过热的情况有很多种。为了进一步诊断变压器故障，建议根据油色谱分析结果综合高压测试结果进行综合判断。2号主变压器本体绝缘测试，高低压绕组直流电阻测试，变压器绕组介电损耗测试和比例误差测量；35kV302开关和10kV902开关的绝缘测试，回路电阻测试和电流互感器绝缘测试。高压测试结果均令人满意，未发现异常情况。
考虑到在高压测试中未发现异常，继电器保护装置被验证为正常。8月19日9时05分，2号主变压器正常运行。当天的负荷超过11兆瓦后，它在18点13分投入2号主变压器。电网负载运行。建议使用色谱追踪测试。每周一次，应再次将油用于色谱分析以监测油中的溶解气体。但是，在不到一周的时间内，2号主变压器再次跳闸。
2）2017年8月23日17时55分，35kV象山变压器2号主差速比差动主差保护跳闸。对变压器油样品进行色谱分析。色谱分析结果显示，H2，C2H2和总烃均超标，变压器油中CO，CO2，H2，C2H2，C2H4和CH4含量均较高。参考表1，可以初步确定变压器故障类型是放电故障。使用三比值方法进行诊断，可以获得以下数据：
C2H2/C2H4=2.39，比例代码为1；
CH4/H2=0.247，比例代码为0；
C2H4/C2H6=13.02，比率代码为2。
改进的三比例代码为102.参见表3，变压器故障类型是低能量放电。进行高压测试但没有发现异常。色谱分析表明变压器内部出现放电故障。建议对变压器进行机罩检查以确定故障和故障类型。
5.3故障排除和预防措施
2017年8月31日，35kV象山变电站2号主变压器进行吊芯检查。发现35kV侧C相K线有载调压和排水线路在变压器上放电。
结语
变压器油色谱分析技术可以有效地发现变压器的故障和性质。35kV香山变电站2号主变压器油色谱分析结果大大提高了事故处理效率，有效地诊断了故障性质。35kV香山变电站2号主变挂盖检测结果验证了油色谱分析技术的正确性。
参考文献
[1]韩长利，仇明，李智.用油色谱分析方法检测变压器故障[J].变压器，2011，48（8）∶57-60.
[2]徐康健，钟俊武.一台500kV变压器油色谱分析数据异常的故障诊断与检查[J].变压器，2010，47（9）∶72-74.
[3]郑东升.油务化验[M].北京：中国电力出版社，2010.
[4]齐波，张鹏，徐茹枝，等．基于分布模型的变压器差异化预警值计算方法[J]．高电压技术，2016，42（7）：2290-2298．
论文作者:李兰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/13
标签：变压器论文; 色谱论文; 故障论文; 气体论文; 在线论文; 测试论文; 故障诊断论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;