变压器油色谱数据分析及故障诊断

变压器油色谱数据分析及故障诊断
发布时间：2022-12-05T06:56:24.472Z 来源：《福光技术》2022年23期作者：李艳
[导读] 电力变压器是构成电力系统的重要组成部分，及时有效地诊断并排查电力变压器在运行过程中潜在的内部缺陷，对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。

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摘要：电力变压器是构成电力系统的重要组成部分，及时有效地诊断并排查电力变压器在运行过程中潜在的内部缺陷，对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。

由于电力变压器检修周期长、检修难度大，在变压器实际运行维护中，常在非停电状态下取变压器油样，并根据油色谱分析图进行内部故障分析。

基于此，本文就变压器油色谱数据异常原因进行基础分析，并具体研究故障处理办法，确保在变压器油色谱的支持下，提升电力系统的供电可靠性。

关键词：变压器；油色谱；数据异常
变压器油色谱分析技术是基于油中溶解气体类型与内部故障的对应关系，采用气相色谱仪分析溶解于油中的气体，根据气体的组分和含量来判断变压器内部有无异常情况，诊断其故障类型、大概部位、严重程度和发展趋势的技术。

其特点是能发现用电气试验不易发现的潜伏性故障，突出针对性防范措施，实现变压器不停电检测和早期故障诊断，是当前绝缘监督的一项重要手段。

1 变压器油色谱数据异常原因分析
电力变压器稳定运行，能够有效提升电力系统运行的经济性，要想优化变压器运行效率，相关工作人员必须严格按照运维管理流程，定期开展变压器的检查维护工作，及时发现变压器的隐患。

尽可能减少因人为失误造成变压器故障，检修人员在具体检修过程中，需要做好全面的检修工作，及时找出故障点，必要时，停电进行作业。

由于变压器内部隐患发现难度较大，往往需要通过间接分析法对变压器进行状态监测，因此，变压器的油色谱能更好地帮助检修人员分析变压器内部运行工况。

比如某变电站一变压器内部过热，为判断产生的原因，检修人员可以通过油色谱分析结果采取具有针对性的电气试验。

而在实际检修中检修人员发现，变压器的三相直阻平衡情况良好，则排除了变压器分接开关接触不良的问题；通过变压器的绝缘测试，排除了因变压器负荷过高产生的热故障；检修人员对变压器铁芯电流测试发现，铁芯的接地电流超过常规值，因此可判断变压器铁芯存在接地故障；观察铁芯罩发现，变压器底存在黑色颗粒，经过研究人员分析发现，黑色颗粒中含有金属成分，并且此项成分是引起变压器故障的主导因素。

由于变压器线圈压铁是一块厚4cm、半径为1.1m的铁芯。

当电力系统变压器在实际运行过程中，线圈会产生不同程度的悬浮电压，当变压器遭受到外部短路故障时，会受到较大的电动力，一定程度上缩短了穿芯螺栓与钢压圈之间的爬电距离，钢压圈上会产生较高的悬浮电压，产生放电现象，在悬浮电压不断增加的前提下，会形成多个放电点，进而分解变压器的油，分解出大量的乙烷、乙烯、氢气等气体，导致变压器的油色谱数据出现异常现象，相关人员需要就具体问题进行分析和诊断。

具体故障表现为：
（1）油箱之间相通故障。

以某变电站为例，根据变压器油色谱实验报告发现，油箱中含有大量的C2H2等，通过试验分析，C2H2含量不断增长，可判断为放电现象导致的故障问题，检修人员通过三比值法进行分析油箱中C2H2/C2H4，CH4/H2和C2H4/C2H6的比值，根据三比值的结果，按照色谱分析判断结果为低能放电。

通过分析判定变压器故障隐患为变压器分接头与油隙散络、调压油箱之间相通的故障。

检修人员在实际检查中发现，部分有载开关油箱中的油位出现下降现象，间隔一段时间发现，油箱油位逐渐上升，因此可判断为主变本体存在漏油的现象，相关检修人员再次检查有载开关储油柜开关，分析是否存在漏油点，最终判断有载开关油箱与主变油箱的密封效果不理想，影响了变压器油体色谱异常的现象。

（2）特征气体法故障分析。

由于变压器自身材料属性因素，绝缘纸成分主要是碳水化合物，在热故障的处理下，通常会分解出 H2和CH4、C2H6、C2H4和C2H2等气体，增加了变压器的碳氢聚合物含量，基于出现的这些的气体，能够帮助检修人员有效判断电气设备内部故障，故称为特征气体；当涉及固体绝缘时，会产生 CO、CO2，基于不同故障原因的特征气体组成的含量不尽相同，相关检修人员可以根据特征气体的种类和含量，具体分析故障原因。

对于放电性故障，在放电气体中可以检测到 C2H2，C2H4含量大于 CH4；通过结合变压器油色谱分析结果发现，不存在 C2H2，C2H4含量小于 CH4；那么根据相反的检测结果，可判断变压器存在放电故障、电弧放电故障。

2 变压器油色谱数据故障异常原因判断
（1）相关人员在进行数据分析时，需要与油箱中与油溶解的气体含量的注意值进行分析，一旦发现气体的浓度达到氢注意值 150uL/L 时，检修人员必须高度重视，详细查明原因；
（2）注意值在参考方面具有一定的参考价值，然而，受油中气体含量、变压器容量、变压器运行方式、运行周期等因素影响，研究人员需要具体分析结果的精准性，并进一步地诊断变压器故障程度，确保制定出具有针对性的解决措施。

同时，故障诊断人员，需要充分考
虑产气速率的影响，进而更好地确定变压器的故障问题，为故障性质做出更好的评估、判断。

由于产气速率直接关系到变压器故障能量的大小、故障位置、故障点温度等，因此，故障诊断人员在具体分析进行诊断过程中，需要结合而具体情况进行分析。

3 色谱分析在故障诊断中的应用
3.1 产气特征
一旦变压器内部发生故障问题，则变压器在运行过程中所释放的气体性质就会发生相应的改变，因此，技术人员能够依据气体性质及属性对变压器存在的故障进行有效的辨别。

例如，在出现放电故障时，变压器油中会含有氢气，占比高于总量的90%；在高温故障时会释放甲烷及乙烯，在总烃含量占比中高于80%；在出现局部放电情况时，主要释放气体为氢气，次之为甲烷，通常而言，氢气在氢与总烃的占比中高达90%，而甲烷和总烃之比则高于90%。

因此，针对变压器运行时所释放的不同气体特征能够对故障类型进行具体判断。

3.2 产气速率
考虑到变压器油内部包含可燃性气体，这就使得其在热环境及电厂环境中会发生自动分解，与此同时，气体的产生速率也会随之加快。

因此，在对变压器内部的故障问题是否存在进行具体判断的过程中，需要依照变压器油内部的气体含量和气体增长速度两方面要素进行判断。

若变压器内部确实存在故障，则在进行故障判断时，还需对变压器油中所包含的气体产生速率进行考量，并以此作为判断依据，对变压器故障进行更加科学合理地诊断。

3.3 根据产气速率进行故障判断的方法
（1）在对变压器有无故障存在进行判断的过程中，可依照变压器油中所包含的总烃含量与产气速率，并结合色谱分析方法对其故障类型加以判断。

同时，依据色谱分析最终所得出的变压器后内部总烃绝对值和产气速率是否高于注意值进行故障诊断，以此判断变压器的实际运行状态。

其中，注意值指的是变压器正常运行状态下，变压器油内部所含的各种气体类型及所占比例、产气速率等数据值。

（2）当总烃绝对值高于注意值，却低于此数值的3倍，且总烃气体的释放速率低于注意值时，则变压器内部存在故障。

考虑到此类故障蔓延趋势较为缓慢，因此可采取继续运行持续观察的方法进行下一步检修作业。

（3）若总烃高于注意值，却低于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率维持在注意值1~2倍的区间范围内时，则变压器内部存有故障，此时需缩短试运行周期，并对故障的发展趋势加以密切关注。

（4）若总烃绝对值高于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率也同样高于注意值的3倍时，则变压器存在严重的内部问题，并且发展迅速，此时则需要即刻采取相应的修复措施。

4 结语
综上所述，电力系统变压器存在较多的故障风险，容易发生放电故障、热故障等，相关人员需要加强故障预防能力，做好预防性试验方案，加强对细节故障的预防，确保在变压器油色谱异常数据分析下，更好地判断变压器故障，制定科学合理的解决方案，同时，要加大先进信息技术在变压器油色谱数据异常分析中的应用，提升故障诊断结果的精确性。

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