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摘要：变压器有载开关油渗漏导致变压器本体油中乙炔含量增长、超过注意值的现象时有发生，对判断设备缺陷带来困扰。国标中提出的C2 H2 /H2 ＞ 2 法，由于正常运行状态下变压器油中氢气浓度相比乙炔浓度要高，该判断方法适用范围受到限制。通过分析有载开关油中各气体组分特征，提出了比值法、曲线法、特征气体法和运行方式法等判断方法用于诊断有载开关油渗漏现象，并举例分析，结果表明比值法等方法对诊断变压器有载开关油渗漏具有较高的准确性。
关键词：有载开关；变压器油；乙炔；渗漏
变压器有载开关油渗漏时有发生，由于有载调压操作产生的气体与放电故障特征相符，有载开关油渗漏至本体后，容易造成对主变压 器本体故障的误判断，对此类情况要引起高度重视，避免不必要的重 复停电和检修。对有载开关油渗漏的判断，国标中指出，在变压器主 油箱中 C2 H2 /H2 ＞ 2，认为变压器存在有载开关油渗漏的迹象。但在实际生产工作中此判据实用性相当有限。力求在对有载开关油渗漏特征进行深入分析的基础上，对判别方法进行创新，希望对判断变压器 有载开关油渗漏提供一些有益的帮助。
有载开关油渗漏的特征
由于变压器有载调压开关的运行方式比较固定，在调压过程中产生电弧放电，油中主要特征气体为乙炔和氢气，甲烷和乙烯为次要特 征气体。大量的实践案例表明，变压器有载开关油中乙炔一般占总烃 的 60% ～ 80% 。有载开关油渗漏的特征可以从两个方面来进行分析。
选择乙炔作为有载开关油渗漏的特征气体主要考虑两个方面的 原因 : ①虽然有载开关油中的氢气含量一般情况下比乙炔更高，但是由于氢气的溶解系数小 (50 ℃ 时，氢气在变压器油中的奥氏瓦尔特系数仅为 0.06，氢的奥氏瓦尔特系数随着温度的升高而降低 )；另外变压器在正常运行中也会产生一定量的氢气 ( 主油箱中 )，不容易发现其增长趋势，故不能作为特征气体。②其他烃类组分 (CH4、C2H2、C2H6) 尽管溶解系数较大，但是由于在变压器正常运行中也会产生一定的量， 大多为几个到几十个 μL /L 的浓度，故由有载开关油渗漏所带来的增长可能不易被察觉。由于正常运行的变压器，油中一般无乙炔，所以 由有载开关油渗漏而造成变压器本体油中乙炔的增长表现非常明显。
乙炔作为有载开关油渗漏的特征气体，其增长方式有下列特征: 变压器本体油中的乙炔增长速度与有载开关的动作次数关系明显，与变压器负荷关系不明显，若有载开关油箱密封不良，当其动作时对油 形成的强大推力往往导致在动作瞬间会发生很大的渗漏量，一般情况下动作越频繁乙炔的增长速度越快。有载开关不动作期间，油中乙炔 一般保持一个相对比较恒定的增长速率；当有载开关存在渗漏时的变压器本体油中乙炔增长到一定的量后不再增长，但不能据此判断渗漏已自动消失。
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有载开关油渗漏的判断技巧
油位观察法
一般情况下，由于本体的油位高于有载开关的油位，若有载开关与变压器本体存在渗漏，有载开关的油位会上升，或放出部分有载开 关油，观察其油位是否缓慢上升，通过观察油位的变化可以粗略判断 此类缺陷。
C2H2/H2 法
该法在国家标准《变压器油中溶解气体和判断导则》(GB /T 7252 － 2001) 里提出，并有详细的叙述: “主油箱中C2H2/H2 ＞ 2，认 为是有载调压污染的迹象”。由于正常运行的变压器油中都有一定量的氢，有的变压器油中氢气含量可以达到数十甚至上百 μL /L 的浓度， 乙炔作为放电故障的特征气体，技术监督人员对其敏感性非常高，一般情况不可能等到乙炔的含量达到氢含量的两倍以上再做出判断。
比值法
当怀疑存在有载开关油渗漏后，同时采取变压器本体和有载开关油样，进行油色谱分析，分别计算本体和有载油 C2H2/CH4、C2H2/ C2H4 两组比值。采用 C2H2/CH4、C2H2/C2H4 这两组比值作为判断有载 开关油渗漏判据的理论依据在于 : ①根据质量守恒定律，从有载开关中渗漏 ( 主要方式应是相互交换 ) 至本体主油箱的油与有载开关缸体内的油中各气体组分含量一致，当有载开关油渗漏至本体主油箱后，各气体组分被极度稀释，但是各组分所占的比例是不变的 ( 理想情况下，假设主变压器本体油中各气体组分的本底值可以确切得知 ) ，故可以通过计算主变压器本体油中各组分相互比值判断是否发生有载开 关油渗漏。②有载开关油中乙炔为第一特征气体，一般占总烃的 60% ～80% ，甲烷和乙烯也有较高的浓度，由于这 3 种气体都有比较高的稳定性，易于积累 ( 氢气由于其容易逃逸的特性，不能作为比值特征气体 )，故选择这 3 种气体为特征气体。以第一特征气体为中心，计算两组比值，有助于判断有载开关油渗漏的问题。
曲线法
该方法跟比值法有异曲同工之妙，操作的方法也基本一致，下面 简单叙述曲线法的原理和使用技巧。
从有载开关中渗漏至本体主油箱的油与有载开关缸体内的油中各 气体组分含量一致，当有载开关油渗漏至本体主油箱后，各气体组分 被极度稀释，但是各组分所占的比例是不变的，故通过画各烃类组分 的曲线图，观察有载开关油与本体油各气体组分曲线图的相似程度来 初步判断是否发生有载开关油渗漏。
做法如下 : (1) 参考 C2H2/CH4、C2H2/C2H4 比值法对主变压器本体 的油各气体组分进行修正，利用修正后的数值 ( 可考虑放大数倍至数十倍，使得数值与有载油基本处在同一数量级 ) 画出曲线图；(2) 有载油可以直接使用( 也可以考虑缩小数倍至数十倍)，画出曲线图；(3) 对比两曲线的相似程度 ( 如果能把两条曲线做在同一坐标内更加有助于判断)，作出判断。使用该方法同样要注意对本体数值进行修正，修正 的准确度如何直接影响判断结果。
CO、CO2 法
本方法的适用范围比较窄，一般说来仅仅适用于有载开关油的 CO、CO2 含量比较低而主变压器本体 CO、CO2 含量又比较高的情况。某些情况下，通过对比本体油和主变压器有载油中的 CO、CO2 有时候是非常容易判断是否存在有载开关油渗漏的。
运行方式法
变压器有载开关发生油渗漏与变压器放电、过热故障不同，一般 跟变压器运行负荷没有直接关系，即一般不会因为改变变压器负荷而 改变增长速度，而与有载开关动作频繁程度有密切的关系。
当怀疑发生有载开关油渗漏时，在使用其他几种判断方法判断可能存在有载开关油渗漏时，可以通过改变变压器的运行负荷来进一步判定是否存在有载开关油渗漏，该方法是一种非常有效而重要的验证和判断手段。在使用其他方法难于判断( 如有载开关油渗漏发生的初期， 由于乙炔含量可能很低，使用其他几种方法存在困难 ) 时，可以通过改变变压器运行负荷和增加有载开关动作次数，及时进行油色谱分析， 观察分析结果，来有效判断有载开关油渗漏。具体做法可以参考如下步骤 : 限制变压器负荷，在有条件的情况下，逐步降低变压器的运行负荷 ( 可以逐步降低直至空载运行 )，保证有载分接开关的动作次数与日常运行基本保持一致，按照预定的周期进行色谱监督，观察乙炔增长趋势，直至空载运行依然维持原来的恒定增长速度，可以怀疑存在有载开关油渗漏。
结语
充油电气设备的故障复杂多变，任何一种故障诊断技术都有其自身的局限性，并有着各自的适用范围，方法选择不当，易导致判断失误。所以，在诊断故障的时候，一定要根据设备的实际情况，谨慎选择判断方法，注意用多种方法相互配合验证，方可提高故障诊断的准确性。
参考文献
[1] GB/T 7252 － 2001，变压器油中溶解气体的分析和判断导则［s］
论文作者:明永占, 李娜, 李刚, 田海波, 陈冬
论文发表刊物:《福光技术》2019年32期
论文发表时间:2020/3/14
标签：变压器论文; 乙炔论文; 本体论文; 气体论文; 比值论文; 组分论文; 特征论文; 《福光技术》2019年32期论文;