摘要：变压器是油田电网的枢纽设备，由于电网主变压器的长期运行，变压器油及固体有机绝缘材料，在热和电的作用下会逐渐老化和分解，并缓慢地产生各种少量低分子烃类。变压器是电网中的重要设备， 及时查找和判断变压器内部的缺陷和潜伏性故障是保障其安全运行的重要手段。利用气相色谱法分析绝缘油中溶解气体含量， 是检测变压器内部故障直接和准确的方法之一， 它可以在设备不停电的情况下连续地进行监测。根据油中溶解气体的组分及各组分的含量预测设备内部有无故障、故障类型及其大致部位和发展程度，早期发现设备内部的潜伏性故障。
关键词：变压器潜伏性故障的检测
近年来，随着“输变电设备状态检修”的开展，对输变电设备可用率和供电可靠性要求在不断提高，“输变电设备状态检修试验规程” 中要求对变压器内部潜伏性故障监测和分析时， 把色谱分析作为判断变压器状况的主要的方法。
一、背景分析
1.对于变压器的绝缘测试，需要在变压器停止运行，停电条件下进行检测。其实变压器处于停电状态，很多的内部潜藏故障，是很难被发现的；对此给变压器的使用寿命，造成一定的影响，同时也增加了安全隐患。色谱分析技术的应用，能够针对不停电的变压器，对其内部故障进行有效的预测、检测；工作机理，从变压器中，提取适当的油样，通过分析就能得到故障检测结果，明确其内部故障是否存在，以及严重程度。经过一系列的研究证明，色谱分析技术的应用，对于变压器内部故障的检测率，能够达到100%。说明该技术，对于隐藏故障的灵敏性、有效性，还是非常高的。近年来，随着智能化变电站的逐步增多，工作任务越发繁重，根据国家电网公司关于进一步提高用户供电可靠性的要求，66kV 及以上电压等级的变电站均实现无人值守，传统的周检、月检、季检及临时性抽检模式已跟不上智能化电网状态检修试验步伐；如何提升油色谱监督管理工作，实现充油设备运行状态的可控、能控、在控，是新形势下油色谱试验人员所面临的新的挑战。变压器油色谱在线监测装置的推广与应用，加强绝缘油色谱离线与在线监测一体化流程建设，为状态检修提供技术支持。
2.传统繁琐的检测流程工作效率低。传统的检测模式需要到现场采集油样回到试验室进行试验、分析及资料收集，工作时间较长，试验周期较长，对于突发事件处理及故障原因分析存在缺陷；变压器油色谱在线监测装置的应用，为提高工作效率，节约维护成本，不断提高优质服务的工作水平成为可能；一项新技术的推广与应用，必须采用先进的管理模式，打破传统工作模式，激发员工工作状态，以实现提高充油设备内部故障诊断精度。
3.快速检测故障，准确判断原因。变压器油色谱检测体系建立后，首先应用到220kV 变压器运行状态检测中，取得了较好的效果，如在某220kV 变压器油色谱异常分析中，通过离线数据的准确性，准确判断设备故障性质及严重程度，再通过在线监测装置检测周期短这一特点，确定故障发生的准确时间段，一般这一时间可控制在24 小时以内，通过该变压器24小时内的运行工况，准确查明引发故障的主要原因，提高故障诊断正确率，使异常数据分析、诊断工作得到顺利进行。绝对产气速率，按照指定方式进行计算，即两次取样的气体含量的差值，与两次取样的时间间隔的比值；乘上设备的总油量比上油密度的值。而相对产气速率计算方式为，两次取样的气体含量差值比上单次的取样气体含量，乘上一与两次取样的时间间隔的比值，在乘上百分比。
二、实例分析
1.110KV 主变压器故障情况。变电站1 号主变压器进行大修。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于此变压器已运行十年以上，依据历年来的运行档案、检修记录，如更换过套管，受过出口短路冲击，散热片渗漏油严重；同时根据此变压器生产厂在同时期、同型号生产的其他变压器存在的“家族”性缺陷；如出现过铁芯多点接地，有载分接开关油渗入到本体内等情况。所以对此变压器进行了吊罩检查和改造，在对该变压器投运后，分别按大修后的周期进行了色谱分析，试验中发现变压器本体油色谱数据异常，继续跟踪（10 天）分析，变压器油中的总烃、乙炔及氢气含量持续增长。于是在又进行了吊罩消缺，发现并消除了一起重大事故隐患。
2.故障分析。根据5 月12 日、14 日、21 日、6 月1 日主变油色谱分析结果，油中的总烃、乙炔及氢气含量超过注意值，并呈持续增长趋势，总烃、氢气相对产气速率超标，三比值编码为021，判断变压器本体内部存在中性过热性故障。其原因可能有：（1）引线及绕组接头焊接或分接开关接触不良；（2）铁芯部分片间短路，铁芯多点接地；（3）漏磁、涡流引起的局部过热等其他因素。为此，制定了如下方案：（1）运行人员加强巡视监护；（2）定时对变压器进行铁芯、夹件对地电流的测量，白天3小时一次，夜晚6 小时一次；（3）停电进行电气试验；（4）准备第二次吊罩检查并进行滤油处理。
3.铁芯及夹件对地电流。从色谱分析看，排除了铁芯和夹件间歇性放电的可能，因为三比值编码为中温过热性故障021，如果是间歇性放电就是放电故障。第一次吊罩前铁芯及夹件对地电流分别在60MA—80MA和40MA—50MA 变压器出现异常后测量的铁芯及夹件对地电流分别为70MA—80MA 和45MA—60MA 之间。从测量结果分析，变压器铁芯和夹件多点接地的可能性也小。
4.电气试验。分别进行绕组直流电阻测试、绝缘电阻及吸收比试验、介损试验、有载开关特性试验、铁芯、夹件绝缘电阻测试，试验结果均合格。
5.吊罩检查。进行了吊罩检查，发现造成主变中温过热性故障的直接原因是：厂家制造工艺不良使该主变铁芯外引接地插片过长且强度不够、爬倒在铁芯上，造成运行中铁芯硅钢片间局部短路，由于部分磁通通过被短接的铁芯片间，使泄漏电流增大，附加的介质损耗增加，造成运行中铁芯发热。从检查情况看，发热较严重，铁芯外引接地插片已有明显的过热痕迹，形成了明显的故障处，吊罩检修的结果验证了色谱分析判断的准确性。
6.由于油中溶解气体相对含量与设备之间的关系非常复杂，完全依靠色谱分析结果来判断故障的准确位置极其不易，必须结合其他试验。同时还要根据设备的运行档案、检修记录及家族性缺陷等情况进行综合分析，把各自能够发现的问题和不太容易发现的问题，相互结合起来进行补充、验证和判断。随着电力设备状态检修的开展，对设备安全性、可靠性要求就更高，只有加强对设备缺陷的监测和分析能力，采用新技术、新方法和新思路，全面提高检修质量和工艺，才能实现电气设备的安全、可靠、经济运行。
综上所述，通过对于油色谱分析技术在变压器故障诊断中应用的分析，发现该种故障分析的方法，不仅高效且检测时间短；但是操作人员一定要注意细节问题，注重其检测样的进样量，定性、定量重复性偏差的控制等，使其高精度、数据快速处理等的仪器功能得以正常发挥。
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，2017，（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，2016，（2）．
论文作者:徐冉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
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