变压器油色谱分析中用三比值法判断故障时应注意的问题

变压器油色谱分析中用三比值法判断

故障时应注意的问题

1引言

变压器油中溶解气体的色谱分析法是诊断变压器内部潜伏性故障的有效方法，其诊断依据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（以下简称“导则”）中的方法进行。现行导则有两个版本，即国标GB/

T7252-2001和行标DL/T722-2000，它们分别代替了国标GB/T7252-1987和部标SD187-1986。

2三比值法简介

根据热动力学原理，变压器油中气体组分之间的浓度比值与故障温度或故障类型之间存在着相互依赖关系，选用几组气体组分浓度比值的大小来判断故障类型，即所谓的比值法。比值法有多种，其中三比值法的应用较为普遍。

三比值法是国际电工委员会（IEC ）对罗杰斯四比值法进行修改、删去比值C 2H 6/CH 4后得到的一种新比值法，故又称IEC 法。我国的原部标SD187-1986和国标GB/

T7252-1987曾推荐IEC 三比值法

作为设备内部故障类型判断的主要方法。日本协研曾对156台故障变压器用IEC 三比值法做了验证，结果表明判断准确率只有60%左右。电协研在对IEC 三比值法做了改

进后，将判断准确率提高到80%以上，使得这一方法（称电协研法）得到更为广泛的应用。我国在对电协研法做了进一步改进后，正式命名为改良三比值法（原称改良电协研法），被GB/T7252-2001和DL/

T722-2000推荐使用。

3导则中的错误

为改良三比值法故障类型判断方法，现将其列于表

1中。从表1中可看出，新导则的两个版本在编码组

合中的首位（C 2H 2/C 2H 4）为1或2时，所对应的故障类型是不同的；首位编码为1时，GB/T7252-2001对应于低能放电，DL/T722-2000则对应于电弧（高能）放电；当首位编码为2时，两者对应的故障类型刚好互换。该导则两个版本的制定者相同，出现表1中的差异不是制定者的本意而纯属意外失误所致（这一点已得到证实）。DL/T722-2000发布在前，之后在颁发GB/T7252-2001时，可能是想将表中首位编码从上到下的顺序由原来的021改为012，却因某种意外没有将其他内容作相应调整，导致GB/T7252-

2001出现错误。

4比值计算中的问题

当故障前油中已有较高含量的特征气体时，应先减去故障前就已存在的组分含量再计算比值，否则容易引起误判。特别是在计算编码组合首位的比值（C 2H 2/C 2H 4）时，更应注意这一点。因为编码组合中的首位大致决定了故障的类型，如首位为0对应的故障是过热或局部放电，首位为1对应的故障是电

表1两项新标准中故障类型判断方法（三比值法）

国标GB/T7252-2001

行标DL/T722-2000

两项标准中与不同编码组合所对应的故障类型编码组合

编码组合

C 2H 2/C 2H 4CH 4/H 2C 2H 4/C 2H 6

O

O 1O

O 1低温过热（低于150℃）2020低温过热（150℃～300℃）2121中温过热（300℃～700℃）0，1，220，1，22高温过热（高于700℃）

1

010局部放电1

0，10，1，220，10，1，2低能放电20，1，220，1，2低能放电兼过热

20，10，1，21

0，10，1，2电弧放电2

0，1，2

2

0，1，2

电弧放电兼过热

C 2H 2/C 2H 4CH 4/H 2C 2H 4/C 2H 6

第47卷

时C 2H 2含量通常都很小，但由于变压器运行温度一般都较高，经长期运行后油中有时会出现较高含量的CH 4和C 2H 4（产气特征与低温过热故障相似），此时就必须先减

去故障前的气体含量，然后再计算比值。除此之外，如果有新的故障重叠在老故障上或故障性质发生改变后，也有可能出现类似情况。下面笔者结合故障实例做进一步说明。

【实例1】某变压器（型号SFPS10-120000/220）故障前后油中气体含量测定值如表2所示。诊断出该变压器内部存在故障后，经吊罩检查，确定故障原因是高压套管均压球与导管接触不良，造成均压球与导管之间产生悬浮电位放电。

该变压器油中故障气体主要是H 2和C 2H 2，但含量不是很高。根据导则中的特征气体法判断，属低能放电（火花放电），与实际故障相符。当用改良三比值法判断时，若直接用故障后的测定数据计算比值，由比值C 2H 2/C 2H 4得到的编码为1，故障类型属电弧放电，与实际故障情况不符。但从表2中可知，故障前油中的C 2H 4含量为11.4μL/L ，占故障后C 2H 4含量的

43.5%。因此，将故障后的测定数据减去故障前的测定数据然后再重新计算，由比值C 2H 2/C 2H 4得到的编

码变为2，故障类型属低能放电，与实际故障相符。

【实例2】某电流互感器（型号为LB2-220）在运行中听到其内部有放电声，停运后取油样分析，测得的油中溶解气体含量如表3所示。

该设备的故障气体特征表现为C 2H 2和H 2含量

很高。鉴于C 2H 4、CH 4和C 2H 6含量也较高，以特征气体法判断，认为电弧放电可能性大于低能放电，但不排除总烃高是由于同时还存在过热引起。若以改良三比值法判断，计算比值后得到的编码组合为102，对应的故障类型也是电弧放电。

该互感器解体后，发现末屏引线接地端因接触不良而过热熔断，末屏电位浮动，引起对地放电，造成末屏引出线处绝缘烧损。从查明的实际故障看，故障初期的性质是过热，后期发展成为低能放电。因故

障初期的过热所产生的气体主要是C 2H 4和

CH 4，当故障转变成低能放电后，此前的高浓

度C 2H 4就对比值C 2H 2/C 2H 4产生影响，使比值C 2H 2/C 2H 4所对应的编码变成1，从而将低能放电误判成电弧放电。

5结束语

在故障诊断过程中，要注意国标GB/T7252-

2001中表11的出错之处，若需使用该表进行故障判断时，应将表中的首位编码1和2进行互换。为减

少误判，分析人员有必要充分了解导则中关于改良三比值法的3点应用原则。尽管三比值法已经过多年的应用并作了很多改进，但仍会在某些情况下出现不准确的诊断。当遇到不能确定的诊断时，可以参考其他方法综合判断。

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表2

某220kV 变压器故障前后油中气体组分测定值

样品H 2CH 4C 2H 6C 2H 4C 2H 2总烃

CO CO 2故障前24.310.3 3.211.40.2425.13842613故障后

266

30.2

4.9

26.2

60.2

121.5

587

3048

μL/L 表3

某220kV 电流互感器故障后油中气体组分测定值

组分H 2CH 4C 2H 4C 2H 6C 2H 2总烃

CO CO 2气体含量

7496

2983

5878

557

8023

17441

245

10539

μL/L !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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