利用色谱分析诊断变压器内部存在故障

利用色谱分析诊断变压器内部存在故障
发布时间：2021-09-15T05:36:04.745Z 来源：《中国电业》2021年14期作者：刘婷婷[导读] 运用色谱分析技术判断变压器故障
刘婷婷
新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂新疆乌鲁木齐 830022
摘要：运用色谱分析技术判断变压器故障，本文根据变压器油产生的气体组分及比值来判断变压器故障类型及故障点。

由油气体的总烃值对该变压器的故障类型及故障点进行判断，诊断了变压器内部潜伏性的故障，证实了色谱分析预测、判断变压器故障的有效性。

关键词：变压器油气体色谱分析诊断
引言
目前，国内电力系统使用的大型变压器多为油浸式变压器，其内部变压器油和固体绝缘材料由于受电场、热、湿度、氧等因素的影响，会逐渐老化、分解，产生少量的氢、低分子烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等气体，且大部分溶解在油中。

当变压器内部存在潜伏性故障或故障加剧时，油中溶解气体数量会相应增加，最终造成瓦斯保护动作。

显然，故障气体的组成、含量和产气速率是诊断变压器故障存在、发展以及故障性质的重要依据，通过分析溶解于绝缘油中各种气体的组分和含量，能发现变压器内部存在的局部过热或局部放电等潜伏性故障，为作出变压器的故障判断提供可靠的依据。

1.变压器油色谱分析的方法
将变压器油中逸出的气体尽快转移到储气瓶中，并尽快分析。

分析对象为CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2及H2等7种气体。

通常总烃包括CH4（称C1）和C2H6、C2H4、C2H2（此3气体称C2）4种气体的总和；在各电压等级下，Φ1（C1+ C2）和Φ2（H2）在正常情况下的均值为150×10-6；Φ3（C2H2）在正常情况下，当电压大于等于330KV或小于220KV时，其值分别为1×10-6 5×10-6。

当运行变压器油中总烃气体的体积分数超过150×10-6；或乙炔气体的体积分数超过5×10-6 或氢气的体积分数超过150×10-6时，应引起注意，但并不说明此时变压器肯定有故障。

2.变压器故障状态的判断
2.1.1.特征气体法判断：
当判断变压器内部可能存在潜伏性故障时，故障下产气的特征是诊断故障性质的又一个依据，可据此初步判断故障的性质。

变压器等设备涉及产气的内部故障一般可分为两类：过热和放电。

过热按温度高低分为低温、中温和高温过热三种，此类故障的特征气体主要是CH4与C2H2，一般二者之和常占总烃的80%以上，并随着故障点温度的升高，CH4、C2H2和H2的比例依次增大；放电又可分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型，此类故障的特征气体主要是C2H2和H2，其次是C2H4和CH4；另外，变压器内部进水受潮也是一种内部潜伏性故障，它的特征是H2含量单纯较高。

2.1.1.1.气相色谱分析与判断:根据油中气体含量限值进行判断见下表：
2.1.1.2利用三比值法来诊断变压器故障类型
3.故障实例：
八钢公司炼铁厂1#机头除尘变压器是浙江华变生产的S11-1000-10型变压器，产品序号为1.HB.710.101，出厂日期为2010年10月，2010年12月投入生产运行后，不定期发生〝轻瓦斯〞故障报警,2019－04，在进行年度色谱送检时，发现该变压器H2及烃类含量超标。

此后，连续2次进行色谱跟踪试验，均发现总烃、H2、C2H2超标，并有逐步上升趋势，且产气速率较快，试验单位认为变压器存在低能量放电故障，但常规试验未发现问题。

3.1.色谱分析结果和色谱分析过程如下：
3.3.返厂处理情况:
2019－10该变压器返厂处理。

经厂家试验检测，参考本厂意见，认为故障可能在铁芯或者铁轭等部位，需要进行吊芯检查处理。

吊芯后，摇测压板绝缘时(与上夹件的连片已打开)，发现其绝缘电阻为零。

经仔细检查，发现了故障点。

3.4.故障原因：
本次吊芯后，发现该变压器共6根压钉出现问题，有的仅与压钉焊接一点，有的又与钢压板焊接，造成钢压板两点接地或者多点接地；同时发现，大部分压环绝缘垫，即使没有脱落，也已经碳化，失去绝缘性能，从而造成了压板两点或者多点接地。

说明前面分析和判断是正确的。

由于变压器装配时压钉松驰，在变压器运输过程中，可能有的压环绝缘垫即将脱落，投入运行后，由于电磁力的作用，使压环绝缘垫进一步滑落，而钢垫片在其脱落的瞬间立起，形成一个悬浮电位，使钢压环与压钉之间形成放电焊接短路。

在这个过程的瞬间，放电温度相当高，使部分特征气体产生。

这样，压环和压钉之间的绝缘破坏，在主磁路上构成短路圈，产生很大的循环电流，也造成了线圈局部高温，使油裂解产生可燃性气体，绝缘材料加速劣化，并产生了H2、CO及CO2。

因此，这个过程是逐渐形成的，色谱试验中气体的含量在逐渐增多，虽然气体均已溶于油中，但有部分气体能使轻瓦斯保护不定期动作。

厂家对此进行了相应处理，在进行各项试验后于2019－10运回，现场验收合格后投入运行。

变压器投运后，油色谱试验数据一直合格，再未出现前述情况，变压器运行状况良好。

结语：
通过变压器油气体色谱分析，能有效地、较早地发现变压器内部故障，烧结分厂1#烧结机变压器的大修检查结果证实了气体色谱分析的正确性，可以看出，变压器返厂处理是非常必要和及时的。

通过本次缺陷的分析及处理，积累了综合分析判断的经验；同时应注意，在
变压器订货过程中，应加强现场监造力度，进行半成品试验及出厂试验时，使用单位最好能够在场监督，以避免类似故障的发生。