摘要：变压器油色谱分析技术在变压器故障诊断中起着重要的作用。通过对一台35kV变压器油色谱分析数据异常的故障进行分析，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，成功地诊断出变压器的故障类型。
关键词：变压器；色谱分析；故障诊断
1引言
对变压器油进行色谱分析，检测变压器油中溶解气体的成分、特征气体含量、变化趋势，可以判断变压器内部是否存在故障及潜伏性故障。油色谱分析技术的灵敏性、便利性和准确性，在变压器状态评估中发挥着关键性的作用。
2变压器故障类型的分析及原因
变压器的内部故障一般可分为过热和放电两类。过热故障按温度可分为低温过热、中温过热和高温过热。放电故障可分为局部放电、火花放电和电弧放电。
2.1过热故障
过热故障产生的原因主要有：接点接触不良，导体故障和磁路故障。当过热故障不涉及固体绝缘时,产生的气体主要是低分子烃类气体,特征气体是CH4和C2H4,二者之和一般占总烃的80%以上。当故障点温度较低时,CH4所占比例大。当故障点温度高于500℃时,C2H4和H2急剧增加,当严重过热(温度高于800℃)时,会产生少量C2H2；涉及固体绝缘的过热故障还会产生较多CO和CO2。
2.2放电故障
（1）局部放电。局部放电是绝缘材料内部形成桥路的一种放电现象,分为气隙放电和油中气泡放电。多是由于设备受潮、制造工艺差或维护不当造成的。产生的气体中H2最多,其次是CH4，能量高时会产生少量C2H2。（2）火花放电。火花放电是一种间歇性的放电故障,属低能量放电,产生的气体中总烃含量不高。主要气体成分是C2H2和H2，其次是CH4和C2H4。主要原因包括铁心接地不良造成的悬浮电位放电、分接开关拔叉悬浮电位放电等。（3）电弧放电。故障原因主要是线匝、层间绝缘击穿,过电压引起的内部闪络,引线断裂引起的闪弧,分接开关飞弧和电容屏击穿等。故障气体主要成分是C2H2和H2,其次是C2H4和CH4。
3变压器故障油色谱诊断技术研究
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。
3.2三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。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。
3.3灰色关联的油色谱故障诊断技术
灰色系统理论，是由邓聚龙教授于1982年创立的，该理论为在极少数据的背景条件下提供了良好的推动，同时在不确定问题方向情况下，提供了合理的依据。以部分资讯已知和部分信息未知为例，灰色系统理论是一些小样本型的不确定性研究对象，能够借助已知信息对各种数据进行生成比对，以及信息提取，实现系统的运行日常，规范化与稳定性，有效完成检测。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已知、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。利用标准数据进行灰度比对，可以有效提升变压器故障判断，这也是本文研究的重点环节。
4结束语
运用变压器油色谱灰色关联诊断技术，通过标准数据进行灰度比对，可以有效提升变压器故障判断。而采用电力变压器故障主因子诊断技术，就是将全部数据特征进行难度简化，并取得原始变量所提供的大量信息，从而提高了变量数据诊断的准确率。
参考文献
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论文作者:乔夏楠,郑国玲,杨雅茹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 色谱论文; 数据论文; 灰色论文; 比值论文; 《电力设备》2018年第20期论文;