综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断童红香

综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断童红香

童红香

国网四川省电力公司映秀湾水力发电总厂四川成都610000）

摘要：本文讲解了油色谱试验数据诊断变压器故障，分析了其诊断方法，探讨了这一方法的优势和局限性，希望能给相关研究提供参考。

关键词：变压器；油色谱；故障诊断

在电力系统运行过程中，变压器起着非常重要的作用，一旦出现故障，将会给整个电网造成损伤，同时，还可能会威胁到作业人员的人身安全，所以应当高度重视变压器故障问题。本文主要讲解了运用油色谱试验数据诊断变压器故障，及早发现故障，减少损失，消除安全隐患。

1油色谱试验数据诊断变压器故障概述

在电力系统中，变压器占据着举足轻重的作用，它是电力系统的重要设备之一。一般来说，变压器内部会有一定量的变压器油，这种油主要是由天然石油提取而来的，它属于矿物油，具有较强的绝缘性，常常也叫它为绝缘油，其构成主要有环烷基油和石蜡基油。烃类物质是变压器油的重要组成部分，从类别上来看，烃类物质主要有烷烃、芳香烃和环烷烃。其中，环烷烃所占比例最高，可以高达80%，它有较强的介电稳定性，让变压器油具有较强的稳定能力。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，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[1]。

2油色谱试验数据诊断变压器故障诊断方法

2.1油中溶解气体的产气速率

一般情况下，变压器出现故障，是有一个过程的，是循序渐进的。电力有关资料显示，变压器油溶解气体产生的速率有一个临界值，若为开放式，则其产气速率应在6mL/d以内，若为密封式，则其产气速率应在12mL/d以内，其相对产气速率应控制在10%/月以内，如果超过这一标准，则表明变压器存在故障风险，需要尽快加以分析处理。

2.2IEC三比值法

在变压器故障诊断中，常常会用到IEC三比值法，这种方法主要是指，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。这里的五种特征气体即变压器油中的气体，包括H2、C2H2、C2H6、C2H4、CH4。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[2]。

运用这一方法，能够较为准确的诊断出变压器故障。当然，在运用这一方法的过程中，需要注意两点，其一，观察到变压器油中气体含量超过正常注意值，或气体增加速率超过正常标准时，才使用这一方法进行诊断；其二，在不同的时间段中，两次使用这一方法进行诊断，发现这两次的比值有所不同，则表明变压器可能产生了其他故障，需要再一次对比值进行计算分析。

2.3特征气体组分法

一般来说，若变压器出现故障，则会散发一定的热量，让温度超过正常标准，也可能出现内部放电或部分零部件受潮情况，变压器内部气体变化明显，这时，可运用油色谱试验，对变压器故障进行诊断。变压器油的温度过高时，例如在300℃以上时，变压器油就会发生裂解反应，进而会产生氢气和甲烷，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分进行分析，能够对变压器故障进行初步掌握。

2.4观察油中溶解气体的注意值

运用气相色谱仪，可以检测出变压器油的气体含量，不同气体含量，代表着变压器的不同运行状况，因此，可以将所测得的变压器油气体含量和相关标准值进行比较，进而分析变压器运行状态，分析变压器运行是否存在不安全因素。烃类物质是变压器油的重要构成部分，可以观察分析烃类气体，一般来说烃类气体主要有C2H2、C2H6、C2H4、CH4等，可以观察这些气体的相关指标及其波动幅度，进而分析变压器状况。虽然这种方式能够对变压器故障进行初步诊断，但在应用这种方法时要注意一些特殊情况，有时变压器油中的气体含量稍高于注意值，但变压器并不一定出现故障；有时变压器油中的气体含量虽然低于注意值，也并不代表变压器不存在故障。如果变压器油中气体含量增长迅速，那么也必须及时对变压器进行检查。由此可见，注意值的存在起到一定的预警作用，试验数据超过注意值则提醒工作人员需要采取一定的手段对变压器进行检查[3]。

3油色谱试验数据诊断变压器故障的优点和缺点

运用油色谱试验数据诊断变压器故障，主要是对变压器油中的气体进行分析，了解其含量以及产气速率，进而对变压器故障进行粗略判断，这种方法具有一定的优势：其一，诊断过程中，不需要停电，可在设备运行中进行检查。在以往的变压器故障诊断中，为确保安全性，大多会停电检查，即让设备停止运转，在这一前提下对设备进行诊断，这种故障诊断方式比较传统，不能在额定电压下对设备进行检测，不能了解设备在真实运行过程中的运行状况。而使用油色谱试验法，不需要设备停止运行，他是在设备正常运转过程中，对变压器油中气体进行分析，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。其二，油色谱试验法具有较高的灵敏度，能够对变压器潜伏中的故障进行诊断。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，如此便能及时高效地处理故障[4]。

当然，油色谱试验法也存在着一定的局限性。运用这一方法进行故障诊断时，其故障部位难以准确定位，有部分气体的特征比较近，增加了诊断难度。所以，在变压器故障诊断过程中，为提高检查的诊断结果的精确性，可以将油色谱与电气试验结合起来，明确诊断结果，为电力系统的稳定性提供重要保障。

4综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断

在实际的变压器故障诊断过程中，可以将油色谱与电气试验结合起来，进行综合诊断。先运用油色谱试验法对变压器设备故障进行初步判断，其后对设备进行有针对性的电气试验，对其进行进一步诊断，明确故障部位，得出准确诊断结果。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。

结束语

在电力系统运行中，变压器起着重要作用，其运行的稳定性会直接影响整个电力系统的安全性，所以，在实际工作中，应重视变压器故障诊断，常用的方法有油色谱试验数据诊断法，观察变压器油中溶解气体的产气速率、注意值等，进而分析变压器故障情况，为变压器的检修提供必要信息。

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），2017（35）：5121．

[2]钱国超，邹德旭，颜冰，等.集成证据推理与多神经网络的电力变压器故障综合诊断[J].高压电器，2016（9）：71~76.

[3]田延荣，李云贤，王涛，等.电气试验在变压器故障分析中的研究[J].工程技术：文摘版，2016（12）：00136.

[4]胡然，罗维，王瑞珍，等.一台新投运500kV变压器油色谱异常的缺陷诊断和处理[J].高压电器，2017（5）：139~143.