朱苗

摘要：21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平也日益提高。利用對(duì)變壓器油的色譜分析對(duì)變壓器進(jìn)行故障判斷是一種新型的、科學(xué)的對(duì)變壓器故障的診斷方法，是技術(shù)的一次革新。文章就變壓器油色譜分析及其故障判斷進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：變壓器；油色譜分析；故障判斷；故障類型；電力輸送 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM855 文章編號(hào)：1009-2374（2015）14-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.076

變壓器在電力輸送過(guò)程中扮演著非常重要的角色，起到了非常重要的作用，所以變壓器的安全問(wèn)題與電網(wǎng)的安全息息相關(guān)，因此保證電壓器正常工作是電力工人工作的重中之重，對(duì)電壓器的故障判斷也必須準(zhǔn)確。油色譜分析方法能夠通過(guò)對(duì)變壓器油的分析，準(zhǔn)確地判斷出變壓器內(nèi)部的部位和原因。

1 變壓器油色譜分析的原理

變壓器油本身是一種礦物質(zhì)油，它是通過(guò)對(duì)石油進(jìn)行分離而得來(lái)的。變壓器油里含有一些有機(jī)絕緣材料和礦物絕緣油，是一種絕緣性油，在變壓器的運(yùn)行中起著重要作用。在變壓器正常運(yùn)行的過(guò)程中，絕緣油和固體絕緣的老化現(xiàn)象其實(shí)屬于正常的消耗問(wèn)題，這屬于正?，F(xiàn)象。但是在使用過(guò)程中，隨著油和固體絕緣體的磨損、逐漸老化、變質(zhì)，會(huì)分解出少量的氣體，這些氣體主要由H2（氫氣）、CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）CH4（甲烷）、C2H6（乙烷）、C2H4（乙烯）、C2H2（乙炔）這七種組成。在變壓器正常運(yùn)行的時(shí)候，由于正常磨損、老化問(wèn)題，逐漸的會(huì)產(chǎn)生少量的這些氣體，但是如果當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，有故障時(shí)產(chǎn)生的這些氣體就會(huì)增多。不同的氣體如果增多的量不同的話，那么變壓器故障的原因就會(huì)不同，因此我們就可以對(duì)變壓器油進(jìn)行色譜分析，再根據(jù)產(chǎn)生的氣體的組成，還有所占的成分比例來(lái)判斷變壓器的故障原因和程度或者變壓器絕緣老化的程度。

油色譜分析法除了在變壓器出現(xiàn)故障后，對(duì)變壓器進(jìn)行故障判斷外，油色譜分析法還可以對(duì)變壓器進(jìn)行故障預(yù)防。電力運(yùn)行部門(mén)可以通過(guò)定期對(duì)變壓器油檢查其產(chǎn)生氣體的成分和含量來(lái)對(duì)預(yù)防變壓器內(nèi)部潛伏性故障的出現(xiàn)，判斷是否會(huì)危及變壓器的正常運(yùn)行，如果發(fā)現(xiàn)故障，也可以及時(shí)解決，做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，防患于未然。

2 變壓器內(nèi)部故障的主要類型

2.1 變壓器過(guò)熱性故障

變壓器過(guò)熱性故障又分為固體絕緣過(guò)熱和裸金屬過(guò)熱兩類。過(guò)熱性故障的根本原因是由于設(shè)備絕緣性能變壞，變壓器油或者其他的絕緣性材料因設(shè)備過(guò)熱而裂變分解。當(dāng)變壓器發(fā)生過(guò)熱性故障時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生甲烷和乙稀氣體，這兩種氣體的含量所占比例非常大，占到總烴含量的80%以上，是產(chǎn)生的氣體的主要組分。當(dāng)變壓器內(nèi)部溫度繼續(xù)升高時(shí)，產(chǎn)生的氣體中乙烯的成分將會(huì)增加。然而判斷過(guò)熱性故障到底是由固體絕緣過(guò)熱引起的還是由裸金屬過(guò)熱引起的故障，還須根據(jù)氣體中一氧化碳和二氧化碳的含量比例來(lái)判斷。固體絕緣過(guò)熱時(shí)，這兩種氣體的含量較高，而由裸金屬過(guò)熱導(dǎo)致故障時(shí)，這兩種氣體的含量較低。

2.2 變壓器放電性故障

變壓器放電性故障一般是由于設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生放電現(xiàn)象而導(dǎo)致的設(shè)備絕緣性惡化。產(chǎn)生放電現(xiàn)象的原因也有很多種，例如電弧放電、火花放電和互感器和套管上的局部放電等。這三種放電性故障，由于故障發(fā)生的原因不同，所產(chǎn)生的氣體成分和含量也會(huì)有所不同。電弧放電時(shí)，所產(chǎn)生的氣體中，含量較多的主要是乙炔和氫氣，還有少量的甲烷和乙烯氣體產(chǎn)生；火花放電時(shí)，產(chǎn)生的氣體中一般總烴的含量不會(huì)很高，也是以乙炔和氫氣為主，其次是甲烷和乙烯氣體；局部放電產(chǎn)生氣體的特征，其主要成分是氫氣，其次是甲烷。通常氫氣占?xì)浜蜔N總量的90%以上，甲烷與烴總量之比大于90%。

2.3 變壓器絕緣受潮故障

變壓器絕緣受潮故障發(fā)生的原因一般是因?yàn)榄h(huán)境潮濕或者變壓器中進(jìn)水，從而導(dǎo)致變壓器內(nèi)部設(shè)備潮濕、受潮。在這種情況下，產(chǎn)生的氣體特征是，其主要成分是氫氣，其他氣體則都沒(méi)有明顯的增多變化。

3 變壓器油的色譜分析與故障判斷

變壓器油的色譜分析的原理就是根據(jù)變壓器發(fā)生的故障不同時(shí)所產(chǎn)生的特征氣體成分和含量的不同，利用色譜分析對(duì)變壓器的故障進(jìn)行判斷。表1是幾種根據(jù)特征氣體判斷變壓器故障類型的情況：

絕緣油和絕緣紙是變壓器的主要絕緣材料，由表1可知，變壓器的故障類型主要是由變壓絕緣油或者絕緣紙?jiān)诓煌闆r下分解產(chǎn)生的氣體不同，還有變壓器設(shè)備本身受潮而導(dǎo)致的故障。下面我們就來(lái)分析一下不同故障類型的判斷方法：

3.1 過(guò)熱性故障

由表1可知，當(dāng)絕緣油過(guò)熱時(shí)，產(chǎn)生的特征氣體主要是甲烷，次要?dú)怏w是乙烯；絕緣油和絕緣紙嚴(yán)重過(guò)熱時(shí)，產(chǎn)生的特征氣體主要有甲烷、乙烯、一氧化碳和二氧化碳，還有氫氣和乙烷這兩種次要?dú)怏w。

3.2 放電性故障

由表1可知，當(dāng)變壓器油中出現(xiàn)火花放電故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要有氫氣、甲烷和乙炔氣體；當(dāng)絕緣油中電弧放電時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要是氫氣、乙炔和甲烷，次要?dú)怏w組分為乙烯和乙烷；當(dāng)絕緣油和絕緣紙中都電弧放電時(shí)，產(chǎn)生的特征氣體主要是氫氣、乙炔、一氧化碳和二氧化碳，除此之外，還有少量的甲烷、乙烷和乙烯等次要?dú)怏w產(chǎn)生；當(dāng)油紙絕緣局部放電時(shí)，會(huì)放電分解出大量的氫氣和甲烷氣體，還有少量的乙炔、一氧化碳和乙烯氣體。另外，無(wú)論是哪一種放電性故障只要有固體絕緣加入時(shí)，都會(huì)有一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生。

3.3 受潮故障

當(dāng)變壓器設(shè)備進(jìn)水受潮或者油里有氣泡時(shí)，根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，這兩種情況下都會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣。設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水受潮時(shí)，除了油中的水分和固體絕緣中存在的氣隙而發(fā)生局部放電，從而產(chǎn)生氫氣外，水分子也會(huì)在電場(chǎng)作用下發(fā)生電解反應(yīng)生成氫氣，還有水分與鐵發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，也會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣。因此，變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮時(shí)，氫氣的含量會(huì)比較高。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，變壓器油色譜分析法是一種高效的、方便的對(duì)變壓器進(jìn)行故障判斷的方法。通過(guò)對(duì)變壓器油氣體進(jìn)行色譜分析，不僅可以有效地預(yù)防并且提早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部潛伏性的故障，還可以根據(jù)所產(chǎn)生的氣體組分和含量不同對(duì)故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。不過(guò)在判斷變壓器故障類型時(shí)，還要根據(jù)現(xiàn)實(shí)的具體情況分析，使用合適的檢測(cè)方法，從而更加準(zhǔn)確、靈敏地對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障判斷和檢修，提高變壓器的運(yùn)行可靠性。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）