变压器故障分析诊断中油色谱分析技术的创新机

　　现阶段，我国在供电行业中运用无人值班变电站的数量越来越多。随着这种技术的深入发展，带电进行监测作业技术和在线监测变压器技术，得到了不同程度的推广和运用。对变压器运行状态判断的核心目的是记录、分类和评价变压器的信息。当变压器出现故障时，可以及时根据记录信息进行修理，在笔者看来，运行状态的分析是进行检测修理的基础。利用变压器运行状态分析技术，可以实时掌握变压设备的运行，为供电系统提供早期故障的报告。

　　1 使用油色谱分析技术进行变压器分析的必要性

　　在运用油色谱分析技术进行变压器故障判断时，需要先从处于运行状态的变压器本体中抽取油样，然后对油样中所包含的气体进行分离分类，最后根据分析出来的结果报告来进行变压器运行状态的判断。一般情况下，可以得出变压器故障的原因以及故障类别。当变压器处于正常运行状态时，其中的油样应当只含有较少的一氧化碳、二氧化碳、氧气和氮气等空气常见物质。当变压器处于故障状态时，油样中的物质会发生分解反应，产生氢气和烃类气体，这种故障一般是由变压器内部温度过高、受潮和放电反应导致的。

　　在进行故障判断时，通常是将产生的烃类气体提取出来，进行油样色谱分析。这种分析方式能为供电系统提供早期的变压器故障报告，是保障变压器正常运行的重要方式。当变压器内部的油样出现上述问题时，此时的机械故障还属于初级阶段，不会对供电质量产生较大影响，所以不能用电气试验进行检测。与电气试验相比，油色谱分析法就更为实用，它能准确、灵敏地发现变压器的运行故障问题。这种速度是电气试验不能达到的，正因为它的诸多优势，能迅速、准确的找到问题，才能在电器行业大面积推广使用起来。

　　2 运用油色谱分析技术进行变压器故障分析

　　根据笔者的调查，一般情况下，变压器内部的故障原因可以分为两类，一种是放电反应，另一种是过热反应。在过热反应中，可以按照温度的大小，分为高温过热、中文过热和低温过热三种。在放电反应中，可以按照性质的不同，分为火花放电、电弧放电荷局部放电三种。

　　2.1 过热反应

　　产生过热反应故障的原因有三种，分别是导体故障、电磁路故障和触点接触不良故障。如果过热故障没有涉及到固体绝缘的状况时，油样中产生的气体分子主要是相对质量较小的烃类气体。以甲烷这种物质为代表，参杂有，这两种物质相加之和通常情况下是整个烃类气体的80%作用。当故障点的温度比较高，一般情况下高于500 ℃时，氢气和的含量会急剧增加。当严重过热时，一般情况下温度高于800 ℃。油样中的含量会下降。当故障点的温度较低时，甲烷的含量最多。如果涉及到固体绝缘，产生过热现象时，油样中产生的气体除了上述说的之外，还有一氧化碳和二氧化碳。

　　2.2 放电故障

　　对于放点故障来说，可以分为火花放电、电弧放电和局部放电三种。

　　①火花放电。这种放电现象主要是由一种间歇性的放电故障引起的。按放电能量来划分，属于低能放电的范畴，油样中产生的气体总烃量较低。气体的主要成分是和氢气，紧随其后的是甲烷和。间歇性放电故障包括几种，按照性质来划分，大致可以分成开关拨叉悬浮电位放电、铁芯接地不良引发的悬浮电位放电等。

　　②电弧放电。这种放电现象主要是由于层间和现匝之间绝缘被击穿、过电压引发变压器内部闪络、分接开关飞弧、电容屏被击穿等原因。在这种故障现象中，油样的主要成分是氢气，紧随其后的是甲烷。

　　③局部放电。这种放电现象主要是由于绝缘材料内部被电流击穿，造成局部短路的放电现象，按照性质来划分，可以分为油中气泡放电和气息放电两种。产生这种放电现象的主要原因是外界环境过于潮湿，使变压器设备受潮，或者是变压器在生产过程中，工艺不精和维护工作错误引起的。在这种故障现象中，油样的主要成分是氢气，紧随其后的是甲烷。

　　3 产生故障的原因

　　3.1 故障分析

　　基于上述所说的相关规定，油色谱分析技术的数据主要有两类，第一类是特征气体的产生速度，产生气体的速度可以分为相对产气体速率和产气体速率。另一种是特征气体在油样中的含量，接下来以笔者调查的某单位为例来分析故障原因。笔者将两种数据特征气体含量总结归纳见表1。

　　特征气体的产生速率的单位是ml/d，通过这个计量单位我们可以知道，产生速率就是某个特征气体一天之内的平均值。这种计算公式如下：

　　公式中，C2-C1是两次抽取油样中气体的含量，cm3;

　　?驻L是两次抽取油样的时间间隔，d;

　　M代表变压器中设备的总体油量，ml;

　　代表油的密度，是一个固定常数。

　　此单位产生特征气体的绝对速率注意值总结见表2。

　　产生气体的速率，也就是每个月内油量中某个特征气体的含量增加的值，与原来的含量值报分数的平均值，计算公式如下：

　　其中，C2和C1是两次取样的气体含量，cm3;?驻L是两次取样的时间间隔，d。

　　3.2 故障判断

　　根据上述所说的特征性气体含量的分析，我们可以进行故障性质判断。

　　①这个电厂车间如果变压器内部的油样中氢气的含量较高，根据上述所说的判断方法，可以得出，变压器主要是受外部潮湿的影响。

　　②这个变压器油样中如果总体烃类含量中，甲烷占据的比重较大。除此之外，还掺杂有氢气的产生，根据上述所说的判断方法，我们可以得出，这种故障原因属于低能量、低密度的放电故障。站在放电类别的角度来论述，属于局部放电范畴。

　　③这个变压器油样中如果产生的气体中存在乙烷，根据上述所说的判断方法，可以得出这种故障现象属于火花放电和电弧放电故障。

　　④这个变压器油样中如果产生的气体中乙烷的含量较高，根据上述所说的判断方法，可以得出这种故障现象属于过热性故障的范畴。

　　⑤这个变压器油样中如果产生的气体中一氧化碳和二氧化碳的含量较高，那么基于故障分类来说，有以下几种原因：

　　第一种可能属于电故障和热故障部位中绝缘介质参杂了进去。这样就会使油样中出现一氧化碳和二氧化碳。

　　[1] [2] 下一页 --------- 第二种可能是变压器处于运行过程中，油样吸收了空气中的二氧化碳。

　　第三种可能是绝缘物质发生老化现象，或者是油样中发生了氧化反应，促使油样中一氧化碳和二氧化碳的含量处于较高的状态。

　　应当注意的是，上述笔者对于一氧化碳和二氧化碳的含量没有进行严格的规定，注意值也没有同意，这只是一种粗略的规定方式。对于开放式的变压器来说，油样中二氧化碳的含量不超过300 ml/l时，就证明变压器处于正常运行的状态。对于使用时间较长的变压器来说，在较为恶劣的环境下，变压器油样中一氧化碳和二氧化碳值稍稍高出标准值，这属于正常现象。

　　4 结 语

　　变压器运用了油色谱分析技术，对监测处于运行状态中变压器内部是否处存在潜在的运营故障因素来说，具有很重要的作用。在笔者看来，油色谱分析技术是保障变压器运营安全的重要途径，但是油色谱分析技术同样具有不全面型，所以不能单凭这种分析技术来判断变压器故障类型。在判断时，我们应当考虑检修状态和电气试验结果的因素，将三者综合起来利用，才能对变压器故障类型做出较为完善的分析结果。