摘要：变压器的平稳运行是任何电网公司必须保证的事情，一旦变压器出现故障，而且不能及时地处理和分析的话，将会对整个电网的生产带来极大的麻烦，甚至对于电网公司而言，短暂几秒钟的停电都可能造成其大型精密设备的报废。因此，做好变压器的诊断工作是十分必要的。如今，对变压器进行故障诊断最常用的手段有两种：一种是油色谱分析，另一种是电气试验数据分析，这两种方式都有着自身不同的优点和局限性，如果想要更好地保障变压器的故障诊断工作的及时和准确，最好的做法就是将这两种变压器诊断手段综合利用。本文就来谈一谈关于综合利用优化、电器实验数据进行变压器故障诊断这一话题。
关键词：油化；电气试验数据；变压器故障诊断
1原理分析
变压器是电力系统中的重要设备。在变压器中，存在着变压器油，也有干式变压器它是从天然石油中提取出来的，是矿物油的一种，也可以将其称为绝缘油，一般有石蜡基油和环烷基油。烃类物质是构成变压器油的主要物质，在变压器油中，烃类主要分为了3种，分别为环烷烃、芳香烃以及烷烃。其中，环烷烃所占的比重最大，能够达到80%。环烷烃具有良好的介电稳定性，能够保证变压器油性能的稳定。变压器在运行时，受热量和电的影响，变压器内的绝缘油以及一些有机材料，极有可能会产生一定的气体，如一些烃类气体和二氧化碳等。若变压器的内部出现了故障，那么变压器会以一定的形式将故障表现出来。在绝大多数情况下，变压器故障的出现会伴随着变压器内部温度的上升，还有可能会出现放电的情况，这时变压器内的气体受到一系列因素的影响，气含量可能会在短时间内剧增，其中的一大部分气体会溶解在变压器油内。因此，我们可以利用色谱对变压器油中溶解气体进行全面分析，从而对变压器的故障进行把握。
2油色谱的分析方法
利用电气试验进行变压器故障诊断应当说是一种目前为止最为常用的诊断方式。其远比油色谱的方式应用的范围更广。电气试验分析变压器故障的原理与油色谱分析有着截然不同的地方，油色谱的分析，其是通过运行状态的细枝末节进行分析，不需要进行相关的实验，只需要设备处在正常的运行状态下即可进行诊断。电器实验则不同，电气试验是通过一定的手段，依靠相关的检验设备采用模拟的方法，检验电气设备绝缘性能的可靠程度。为安全发、供、用电提供可靠有力数据。电气试验能够根据数值的变化，检查出任何一项存在的故障和安全隐患，对整个变压器进行打压试验。打压试验就是先让变压器处在停止状态再用于日常用电相同的电压进行通电，通过观察变压器的各类数据来分析试验下的变压器是否能够达到常规应用的标准。
2.1对油中溶解的特征气体含量进行分析
在前面关于油色谱的工作原理已经有了一个相对明确的解释，因此其对于变压器故障的分析最初就是从特征气体的含量开始的。在这些特征气体当中我们最常见的是烃、氢气、一氧化碳、二氧化碳。由于每一种变压器所形成的气体都有不同的特征，因此在利用油色谱对于不同特征的气体进行分析就能够对变压器所产生的故障进行一个较为准确的判定和诊断。
2.2根据故障点的产气速率
对于变压器而言，其所含气体虽然有一个固定的限值，但是这种限值在实际的操作中未必是那么标准和一成不变的，在很多情况下，变压器的气体含量超过了限制却依旧不会影响其正常运行，也未必就一定会形成故障，而有些设备即使气体还没有达到限值就已经发生了故障，因此我们不能单纯地从变压器的含量是否超标来作为评定变压器是否有问题的唯一标准，我们想要通过含气量来判断变压器是否有故障，还应当从其产生气体的速度来入手。如果其气体含量的增长速度过快那么其发生故障的几率就十分巨大，相反则几率较小。产气速度有绝对产气速率和相对产气速率两种，对于变压器故障的判断依照绝对产气速率为参考进行分析。
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2.3特征气体组分法
当变压器故障时，会伴随温度过热、内部放电或受潮的现象，此时我们都可以利用油色谱试验，对变压器故障进行分析，从而对故障的类型有一个基本的掌握。一般情况下，变压器故障的产生，受绝缘油及固体绝缘材料的影响最大。当绝缘油或固体绝缘材料在电流的作用下而发热时，或在电压的影响下而发生放电时，都可能会导致变压器故障的产生，而且在这些因素所导致的变压器故障中，变压器内部的一些气体会发生明显的变化。当变压器油的温度过高时，具体来说就是达到了300℃以上时，变压器油就会发生裂解反应。当裂解发生时，会产生氢气和甲烷，当变压器油的温度不断升高时，气体的含量和种类也会随之发生变化。由此可见，通过对变压器油中气体的比值和组进行分析，能够对变压器故障进行初步掌握。
2.4IEC三比值法
对变压器油中气体的组合特征进行分析，只能够对一些变压器的故障进行大致的判断，没有比较明确的指向性。IEC三比值法是变压器故障诊断中常用的一种方法。三比值法指的就是，在五种特征气体中，每种气体的溶解度和扩散系数都存在着差异，但有些气体在这两方面较为接近，将其中的三对比值计算出来，就可以作为判断变压器故障的重要依据。变压器油中五种特征气体分别为CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2，每两种溶解度以及扩散系数相近的特征气体形成的三对比值都有自己的编码，在将所测得的试验数据计算出编码组合后，通过对照三比值法的编码规则和故障类型的判别表即可初步判断故障类型。通过三比值法，基本可以实现对变压器故障的诊断。采用三比值法时需注意的是：首先，只有当变压器油中的气体含量高于注意值或当气体含量的增加速率异常时，才需要采用三比值法对变压器进行诊断。其次，在使用三比值法时，若气体现在的比值与之前的比值存在差异，那么说明在变压器中很可能出现了新的故障，这时就需要对比值进行重新计算。
3优势
（1）不停电测量，准确表现运行状态。在传统的高压试验中，一般都采取停电试验的方式，这种方式在应用时，需要对设备进行停电，在此基础上，对设备施加电压，从而完成测量工作。这种方式存在一定的弊端，不能实现对额定运行电压下设备的测量，这样不能体现变压器真实的运行状态。使用油色谱对变压器中的气体进行分析，有效解决了传统方法中存在的问题。油化试验对变压器的故障判断比高压试验更方便有效。（2）灵敏度高，早期诊断潜伏性故障。大多数绝缘缺陷发生在设备内部，微弱的绝缘缺陷尤其是早期性绝缘缺陷对运行几乎没有影响，高压预防性试验数据基本无法反映出来。对变压器油中的溶解气体进行分析，能够使变压器故障得到及时地发现。同时，还能够实现对故障的监测，如此便能更加及时高效地处理故障。
4结合电气试验数据进行综合判断
通过油色谱试验数据做出初步判断之后，便可根据其是热性故障还是电故障，组织开展针对性的电气试验进行进一步诊断故障程度及具体部位。例如若想通过油化试验来对过热故障进行判断的话，那么可以从变压器绕组的直流电阻入手，判断是否存在分接开关接触不良、绕组或导线出现断股或短路、引线夹件螺丝松动等故障。
5结束语
变压器是电力系统中的重要组成部分，对电力系统的运行产生了重要的影响。当油化试验数据显示有异常时，可通过油中溶解气体的注意值、特征气体组分法、IEC三比值法初步判断变压器是否存在故障及故障性质，然后再针对性地设计电气试验方案联合诊断故障严重程度及故障部位，从而为变压器检修提供依据。
参考文献：
[1]朱珠玛，宋晓萃.浅析综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断.低碳世界，2017.35.123-124.
[2]郑宝玲.综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断.技术与市场，2017，24.10.76-77.
论文作者:王君阳
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30