摘要：随着中国经济的飞速发展，电网的规模日益扩大，电力变压器作为电网中的枢纽设备，它承担着对电能二次分配和相互转换的繁重任务，在电网中有着举足轻重的地位。为提早发现变压器的潜在的隐患，降低变压器发生故障而带来的经济损失，变压器故障油色谱诊断技术的提升就显得十分的迫切。鉴于此，文章针对变压器故障油色谱诊断技术进行了分析，以供参考。
关键词：变压器故障；油色谱；诊断技术
1导言
电力系统当中变压器设备的正常使用是保障输电安全的基础，但是变压器的实际使用中，受到各种因素的影响，就存在着一系列的问题，严重影响了电力系统正常运行。采取科学的诊断技术加以应用，及时找到变压器故障问题，这对解决故障就能提供方便。
2变压器的故障分析
2.1 变压器热故障分析
变压器的故障类型比较多，受到的因素影响不同在故障的类型上也有着不同，变压器的故障总的来说能够分成两种类型，一个就是过热故障，一个就是放电故障。首先从过热故障的层面进行分析，过热故障主要是接触不良所致，以磁路和导体故障为主要的表现形式。这一过热故障在没有涉及到固体绝缘的时候，所产生的气体就是低分子烴类气体，在温度相对比较低的时候，烴类气体的占比就比较大。
2.2 变压器放电故障分析
变压器故障中的另一故障类型就是放电故障，在这一类型故障当中的放电类型也比较多。主要有火花放电故障以及局部放电故障和电弧放电故障几个故障类型。其中火花放电故障主要就是间隙性的放电故障，变压器内火花放电主要是发生在引线以及套管储油柜对电位没有固定的套管导电管放电。在变压器内发生了火花放电的时候，油中的溶解提起特征气体主要就是以 C2 H 2 、H 2 为主，在这一故障的能量层面相对比较小，通常含烃的量并不是很高。而在油当中所溶解的C 2 H2 在总烃中的比例达到百分之二十五到百分之九十左。另外，在放电故障当中的电弧放电故障层面，主要是通过线圈匝以及层间穿较为常见。然后就是引线出现断裂以及对地闪络等出现的故障。电弧故障的主要特征就是产气比较迅速，并且量也比较大。在变压器的内部发生了电弧放电故障的时候，在油当中溶解故障特征气体主要就是 C 2 H2 、H2 ，由于故障发生的比较迅速，所以气体还没融入到油当中就已经释放到气体继电器当中了，这样在油中溶解气体组分含量就要比故障点位置和时间有着紧密的联系。除此之外，局部放电故障的类型也是比较突出的故障类型。主要就是在绝缘油纸绝缘当中有着气隙的时候，气体介电系数小击穿了场强比油和纸都低，实际运行中就比较容易出现局部放电的故障。这比较容易造成绝缘纸层的损坏，并很容易发生严重的事故等
3变压器故障油色谱诊断技术
3.1气体组分谱图诊断技术
气体组分谱图诊断技术实质是一种通过图表形式，直观显示气体组分及浓度变化的一种故障判别技术方法。它将变压器每一次抽取的油色谱气体数据分析显示在直角坐标系上。如图1所示，其中横坐标表示气体组分，纵坐标表示各种气体的浓度比或浓度百分比。利用这个图形，可清晰看到各种气体浓度或组分的变化，能够直观对故障类型进行判别。
图1气体组分图
3.2油色谱人工神经网络诊断技术
随着科技的进步，高新技术水平己经提升到一定层次，基于人类大脑思维的模拟创新智能化技术，从而提出了以人工神经网络为主导的神经元平台，其可以实现信息录入、输出的需求。该技术广泛应用在对图像、语音、文字等的识别过程中，针对变压器故障诊断的特征，人工神经网络基于其自身具备的组织能力，可以很好的融合三比值法进行构建。借助有效的实验例子，能够采用神经网络对气体的比值编码方式，进行稳固性与可靠性对接。充分利用人工神经网络以上特性，为变压器故障诊断发掘了一条新的方法和路径。基于神经网络其自身具备的分类能力，可以更准确对变压器故障模式进行分类与学习，进而诊断出变压器的故障。
3.3三比值法的油色谱故障诊断技术
IEC三比值法是现行变压器故障油色变谱诊断技术数据分析比较常用到的一个方法。当故障发生时，在热和电的作用下，产生氢气、乙炔、甲烷、乙烷、乙烯等一些低分子气体，即特征气体或故障气体。电弧放电量过大，是因为其分解出的氢与乙炔和一定量的甲烷的关系。而局部放电则因为分解氢与甲烷的原因。过热变压器油在分解时，产生丙烯、乙烯、甲烷以及氢气的关系。某些绝缘材质由于温度过热以及电场的共同作用下，会产生CO和CO2这两种气体。变压器在运行中，与有机绝缘体相遇，基于电场情况，会由于内部故障的逐步恶化，最终导致了变压器油的溶解气体产生。另外，变压器分别会出现：强烈过热、电弧放电、局部放电三类不同故障时，所含特征气体成分析出的H2，CH4•C2H6、C2H4、CO、CO2等主要气体成分是有明显差异的，变压器出现强烈过热、电弧放电、局部放电三类故障时，析出的主要气体成分都有氢气，而只有出现强烈过热故障时，才析出二氧化碳气体。
另外，三比值法只适用于在比值范围内的编码数据中出现的故障问题，如果超出了额定数据区域，就无法进行判断了。不同的故障对应的比值数不同，所以其采取的故障组合也有所区别，能够找到的比值组合有时候也会出现不能编码的情况。而这时候，是不利于气体继电器进行气体收集的。基于变压器的复杂构造特点，而且由于编码自身也存在一定的局限性，故障类型和编码之间的关联性有待提高，因而，比值法在现阶段还需要经过不断的改进和完善。
3.4灰色关联的油色谱故障诊断技术
作为电力系统中较为重要的设施之一，电力变压器具有相对复杂的一个系统后台，基于其全封闭结构特征，带给检测与故障诊断时较大的困难，变压器的油中溶解气体也是反映变压器是否发生故障的严重程度等指标的一个重要因素，将变压器油中的溶解气体作为特征量的判别，可以实现内部运行轨道的协同发展，并达到变压器中油容器气体的特征量。然而由于诊断过程中会遇到故障或者气体特征不明朗的状况，所以难以给对应的故障特征做出演示，同时也无法给同一征量的不同数值给出既定。衡量不到故障的严重性。而且，基于变压器的运行条件，同样会随着不同因素的导向而产生变化，因变压器油中所含的特征气体具备分散性，同种类型的故障检测到的油的特征气体含量有所差异，所以电力变压器可作为一个典型灰色系统。变压器系统是一个部分信息己知、部分信息未知的灰色系统。由此，采取灰色理论来针对此类变压器运作情况进行判别与鉴定，更为贴合。
灰色系统分析与处理随机量时，灰关联分析是有利举措，这种关联分析手段是一种以数据到数据的投射，通过系统的灰色部分，可以模拟发展态势，并通过曲线几何去探索更有利的方法，几何形状越接近，其发函形式也就越好，关联性也就越高。灰色系统理论分析体系中有增设了一种灰色关联油色谱诊断技术，其可以适用于数据间的关系判别，把诊断治疗与标准数据进行比对，运算出关联度，越高的关联度，产生该类故障的可能性就越高。
因而，如何把握好灰色关联标准指数列上最真实的数据列，是目前最关键的问题。
4结论
综上所述，为了提高电力变压器在电网中的运行可靠性，满足基本电力系统需求，其运行要具备高性能，高质量，高经济效益的特点。研究电力变压器故障诊断技术对及早发现变压器潜在故障，可以促进电力系统的长效发展。
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论文作者:张紫云,张宝全,高文涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/18
标签：故障论文; 变压器论文; 气体论文; 色谱论文; 技术论文; 比值论文; 电弧论文; 《电力设备》2017年第33期论文;