摘要：变压器是电力系统中继电保护的重要组成部分，其能否安全、平稳的运行，关乎整个电力系统的运行状态。因而，我们必须加强对变压器的故障排查工作，来保证其能安全平稳的运行。本文简单的介绍了运用变压器油色谱与电气试验对变压器故障进行联合诊断的方法原理及诊断标准，介绍了特征故障气体的注意值、产气速率、IEC 三比值法及其与电气试验结合的优势，并且以35kV 变电站的主变压器开关接触不良故障为案例，对联合故障分析法的应用过程进行阐述，以此来说明，采用油色谱与电气试验对变压器故障进行联合诊断的效果。
关键词：油色谱; 电气试验; 变压器; 故障诊断
一、诊断原理与方法
（一）诊断原理
变压器在运行过程中，容易发生各种故障，其中发生在内部的故障，通常有热故障和电故障。热故障通常是由于变压器内部局部散热存在不良、局部线路短接等现象，导致这些部位短时间内大量热量的聚集，产生高温使得一些塑料原件会产生一些物理、化学反应，释放出一些烃类气体，热故障一般分为轻度过热、低温过热、中温过热、高温过热四类故障情况。而电故障通常是由于指内部元器件的绝缘性退化，导致设备放电现象发生，一般分为局部、火花和高能电弧放电三种情况。在这些情况下，变压器内部的一些油类物质和绝缘塑料，会在高温以及放电情况下，产生化学反应释放出一些烃类气体，这时候我们通过专业的测量设备，可以对电器设备内地气体含量或者产气速率，结合标准值进行对比，以此来判断变压器内部有无故障发生。
（二）诊断方法与标准
1.油中溶解气体的注意值
我们可以运用专门的气相色谱仪，来检测变压器产生的烃类气体含量，以此来作为判断变压器是否存在运行故障。南网《电力设备检修试验规程》，对变压器中存在的烃类气体的注意值进行了规定，一般而言，新装变压器的注意值为≤20( μL / L)，正常运行的变压器的值为≤150( μL / L)，[1]因此我们可以通过实际检测出的各烃类气体含量，与规定的注意值进行比较，以此来判断变压器的运行状态。当这些气体的测量值与注意值差异较大时，我们就可以断定变压器运行存在故障，要及时的结合其他方法来确定故障部位，及时检修。2．烃类气体的产气速率变压器故障的发生，是一个持续、渐进的过程，因而烃类气体的产生速率在故障发生的不同阶段，也是不一样的。根据国家最新的规定（南网《电力设备检修试验规程》），烃类气体在开放的环境下产气速率大于6ml/天、密闭条件下产气速率大于12 mL / 天或者相对产气速率大于10% / 月时，可以初步判定变压器运行存在故障。
3.IEC 三比值法
当变压器发生故障时，产生的烃类气体会有一些独特的化学特征，我们根据这些气体的变化特征，可以对变压器的故障类型及发生的原因进行初步的判断，但是却不能精准的定位故障部位，而IEC 三比值法却可以有效地解决这一问题。变压器在产生故障时会产生的五种特征气体，这些气体的溶解度和扩散系数之间存在化学、物理特性方面的差异，我们把溶解度和扩散系数特性相似的两种气体分为一组，并且比较具有代表性的三对气体组合的溶解度和扩散系数比值计算出来，将这些数据作为今后诊断变压器故障类型及原因的依据。我们还要对这三组数值，进行编码归类，这样我们在判断变压器故障类型及原因时，只需要将采集到的气体实验数据进行计算，获得相应的编码，就可以对照制定好的编码标准确定故障类型及原因，这可以大大的提高对变压器故障的诊断速率，和准确度。但是，我们在应用三比值法判断变压器故障时需要注意其使用条件，该方法只有在变压器中的烃类气体含量超过了注意值或者是气体产生速率超过正常值时，使用三比值法诊断变压器故障效果才比较明显；其次，在使用三比值法时，我们应当多次取样采集实验数据，只有当各次实验数据非常接近时，才可以对照标准值进行比对，如果多个数值之间差异比较大，说明变压器发生了其他的故障，这时我们就要重新采集样品进行计算，确保结果的准确性。
二、变压器故障油色谱与电气试验联合诊断实例分析
（一）故障表现
我们以35kV 变电站的主变压器为例，对联合故障分析法进行阐述。在该变压器运行一定时间后，在达到检修期限时，对其色谱进行监测发现色谱数值在注意值、气体产生速率等方面存在异常情况。随后，我们又多次取气体样本进行分析，并且对变压器的运行状况，进行跟进监测，发现烃类故障气体的各项参数的数值有逐渐升高的趋势，我们初步判断变压器存在运行故障，因而我们停电进行进一步的检查。
（二）故障原因分析
1.油色谱分析确定故障范围。我们从色谱分析数据库中，找出变压器停电前的油色谱数据，并与正常值进行比较，结果见表一。通过对比我们发现，在停机时，烃类气体含量值超过了注意值，且还在快速上升，因而我们断定变压器产生了故障。并且按照三比值法的标准要求，按照我国《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T 722-2014）中的三比值法，对变压器的色谱数据进行分析、计算得出故障编码组合为“022”，得出变压器内部产生了高温过热故障。分析故障原因，大体上确定可能是由于开关接触不良、层间绝缘不良等引起的。
表一 变压器故障前后油气相色谱分析数据（μL/L）
注：第2、3组数据为发生故障时的数据。
2.电气试验分析确定故障部位。我们结合之前得到的油色谱分析数据和结果，进行绝缘电阻及吸收比、极化系数、直流电阻测量、变比试验[2]。实验结果显示，第三、四档的数据异常，这说明此次故障的原因是由于第三、四档的分接开关，存在接触不良现象，从而引起此次故障（见表二）。对此，我们立即组织检修人员对变压器进行检修，发现第三、四档的C分接开关接触严重不良，触点甚至存在错位的现象。这说明运用油色谱与电气试验联合诊断分析法，可以快速、高效的定位变压器故障类型和故障原因。
表二 直流电阻测试数据（高压侧）
*注：低压侧数据正常
三、结语
变压器是电力系统中继电保护的重要组成部分，其能否安全、平稳的运行，关乎整个电力系统的运行状态，然而由于变压器发生故障时，难以直观的判断故障原因，而停电检修又会造成供电损失，而通过油色谱与电气试验联合诊断分析法，我们可以通过对特征气体的油谱分析，结合特征烃类气体的注意值、产气速率、IEC 三比值法对故障类型及原因进行初步定位，然后运用电气试验法进行进一步的故障确认，大大提高了诊断效率。这两种方法的有机结合，可以弥补油谱分析法对故障部位定位不精确，而电气试验法则不能对变压器故障进行提前预警的缺陷，为变压器的检修提供方向和依据，并能针对变压器故障进行预警，从而提高了对变压器故障的诊断效率，因而值得我们进行大力推广。
参考文献:
[1]陈挺．变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障［J］．城市建设理论研究( 电子版) ，2014( 35) ．
[2]赵全胜，邵庆华，宋建辉，等.一台220kV变压器总 烃超标分析及处理[J].电工电气，2013(3).
论文作者:韦敏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 色谱论文; 比值论文; 速率论文; 电气论文; 《电力设备》2018年第19期论文;