关键词：变压器油；溶解气体；含量突增；故障诊断；分析
1 变压器故障诊断中的油色谱分析法
1.1 变压器油色谱概念
变压器油色谱是利用色谱分析测定变压器油中溶解气体的组分含量，是检测电厂中变压器是否出现故障、保证电力系统稳定运行的重要方法。常用的仪器是油色谱分析仪，它的一次进样即可完成变压器油中溶解的7种气体组分含量的全分析，其对乙炔的最小检测浓度达0.1ppm。此外，油色谱分析仪能够实现计算机实时控制和数据处理，具有高精度、稳定可靠的温度控制系统，是电气设备制造厂商在进行产品出厂时使用的主要检测手段之一。
1.2 电厂变压器油色谱出现异常的原因
导致变压器油色谱出现异常的原因有很多，其中包括设备生产工艺不合格，例如，螺丝出厂时未拧紧、铁芯部件表面没有去漆等；支撑杆长时间发生腐化造成局部过热发生碳化；潜油泵故障；局部短路等情况。变压器的油色谱出现异常就意味着设备已经出现了故障，设备发生故障肯定是先在其内部进行了一系列光、热、声的反应，最后再传至外界。在变压器局部产生过热、放电等情况时它内部的绝缘体就会失去绝缘的作用，并且会裂解为各种气体。这些气体随内部损坏的严重程度而变化，因此变压器故障的严重程度可以通过气体的相关参数及发展趋势来判定，进而进行抢修。变压器的故障大约分为两种情况，一种是内部故障，一种是固定绝缘体的失效。内部故障是由于变压器油受热分解，产生的能量致使C-C\C-H键发生断裂，因此产生烃类低分子和氢气。固定绝缘体的失效就是变压器的绝缘体受热发生裂化反应，产生CO2与CO等气体。
1.3 变压器油色谱异常分析方法
油色谱异常是变压器出现故障时的表现形式之一，它能够及时地反应出变压器存在的安全隐患，能够提醒人们及时进行检修。油色谱分析方法的原理主要是对比溶解气体在分配系数上的差异，这种方法是油色谱检验最基本的方法，也叫作溶解气体色谱分析法（DGA），它能够分析溶解气体中的成分、含量、产生速率，这是现今电厂中主要的应用方式。油色谱分析法是通过采取变压器中的小部分油来分析其中的溶解气体含量、组成成分等，然后通过分析来判断电压器是否存在故障。这种方法是目前应用最为广泛的一种方法，其具有快速、准确、安全、经济的特点，能够精准地发现故障所在的区域及形成的原因，能够帮助工作人员节省大量的时间，为检修工作提供了科学的、强有力的依据。随着科技的发展，人们陆续研制出了其他的诊断方法，例如，诊断系统与智能检测，可以应用故障气体作为基础进行检测。但是这些方法中油色谱在线检测法被大量电厂应用，它跟离线检测相比，能够实时检测，在发生故障时能及时地发现并做出应急措施，自动进入检测阶段寻找故障原因，尤其是对局部放电与发热问题的排查。
2 变压器油中溶解气体含量突增的故障诊断实例
2.1 实例一
2.1.1 问题概况
某电厂为了满足生产需要，投入一台全新的110kV变压器，该变压器正式投运的时间为2018年8月10日。变压器投运时，所有的参数全部为正常值，但在运行4天后，根据现行规范标准的规定要求，对该变压器进行油色谱分析时发现，变压器油中的H2含量突然增大，且超过限值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随后，对该变压器进行连续3天的监测，油中H2的含量不断增大，但其他特征气体的含量却并未发生太大的变化，全部维持在限值允许范围内。为保险起见，检修班组于8月18日对该变压器进行了断电检修，但所有的试验结果均显示为正常。随后采用真空脱气的方式对变压器油进行处理，并对其进行跟踪检测。8月30日，该变压器的H2含量再次增大，超过限值。
2.1.2 H2含量突增的原因分析
查阅相关文献后发现，导致变压器油中H2含量增大的原因主要有以下几个方面：（1）故障部位的温度超高，受到高温作用的影响，油发生裂解，进而产生H2。在这种情况下，变压器油中其他烃类的含量也会随之增加。（2）变压器油中所含的水分与Fe发生化学反应，从而产生H2。（3）某些材料中含有镍（催化剂），受到电场的作用，变压器油中的部分烃类会出现脱氢反应，反应产物为H2。该例中，只有H2的含量增大得比较明显，而其他气体含量并未出现较为显著的变化。结合上述原因分析，可以排除高温引起变压器油裂解的可能性。进一步分析后，得出如下结论：该变压器油中H2突增是脱氢反应所致，之所以会发生脱氢反应，可能与变压器制造过程中使用的材料有关。维修部门与该变压器的生产厂家取得联系，经过询问之后，确认该变压器制造时采用了一种新型的钢材，因此该变压器本身并无任何故障问题。
2.2 实例二
2.2.1 问题概况
某供电公司辖区内一座220kV变电站的主变在一年内出现了两次变压器油中溶解气体突增的情况，首次出现的时间为2017年8月9日，在进行常规油色谱分析时发现变压器油中的乙炔含量突增，随后维修部门连续7天进行了检测，结果发现，该变压器油中的乙炔含量不断增长，超过规范标准的规定要求。而在检测过程中，变压器油中其他气体的含量基本维持在稳定状态，未出现较大变化。
2.2.2 故障诊断
对该变压器进行油色谱试验和绝缘试验，经过分析后发现，导致色谱超标的主要原因是变压器内部瞬时放电造成油分解。由于CO和CO2并未发生明显变化，且绝缘试验的所有数据均为正常值，因此判断气体突增与绝缘材料无关，可能是因为外部电压增大，使变压器内部出现瞬时放电，引起绝缘油分解，致使溶解气体组分增长，最终造成C2H2突增。初步判断原因之后，对该变压器进行吊罩检查，结果发现在绕组外层绝缘板上有明显的放电痕迹，同时发现调压绕组引线夹下有一块橡胶条，经过全面检查后发现，该橡胶条为密封垫上的一部分，可能是安装时位置偏移，在剪切力的作用下，橡胶条从密封垫上被截下。在变压器振动的作用下，橡胶条落到木架上，并不断靠近绝缘板，进而引起放电。找到故障原因后，去除像胶条，并将变压器重新装好，投入运行，经过为期6个月的观察，未再次出现溶解气体突增的现象。
结束语
综上所述，当变压器油中溶解气体的含量突然增大时，说明变压器出现故障，此时应当采取油色谱分析的方法，对变压器油进行检测，根据检测结果，判断导致溶解气体含量增大的原因，进而采取相应的措施进行处理，消除故障，使变压器恢复正常运行，这对于提高变压器的运行安全性和稳定性具有重要的现实意义。
参考文献
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[4]赵颖.变压器油中溶解气体组合预测方案及实例验证[J].电气时代，2017(08):68-72.
论文作者:王瑜
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：变压器论文; 色谱论文; 气体论文; 含量论文; 故障论文; 发生论文; 原因论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;