变压器油中溶解气体故障分析技术

许　亮（天威保变合肥变压器有限公司,合肥　230041）

变压器油中溶解气体故障分析技术

许亮
（天威保变合肥变压器有限公司,合肥230041）

油中溶解气体分析，在变压器故障分析上有着重要的作用，通过分析变压器油中溶解的气体，来给出针对的修复和预防措施，从而让变压器在不停电的情况下，及时地检测出早期故障。

DGA、特征气体；油色谱分析；潜伏性故障

变压器油中气体分析（DissolvedGasAnalysis简称DGA）是以变压器油中溶解的气体以及变压器内部故障的对应关系为基础的，采用色谱仪分析油中的气体，根据气体的成份和含量，判断变压器内部是否有异常情况以及故障类型、发展趋势、大概位置、严重程度的一门变压器故障处理技术，其特点是能有效地发现我们在普通电气试验中不容易发现的故障，能早期和实时的诊断识别变压器内部潜伏性故障。在常用的的变压器试验方法中，利用气体色谱分析检测油浸式变压器的早期故障，在目前看来是一种有效的方法。

利用气相色谱分析变压器油中的气体来监测设备的运行情况，在我国电力行业已经有较长的使用经验，实践证明：运用变压器油中溶解气体故障分析技术，检查充油变压器内部潜伏性障碍，已经成为变压器类设备绝缘监督的一个重要手段。DGA可以在设备不停电状态下进行，分析诊断方法简捷。我国运用DGA技术对充油电气设备，特别是电力变压器内部潜伏性故障分析诊断上，积累了丰富的实践经验，一方面改进了取样、脱气和分析技术；另一方面，在油中溶解气体分析数据的解释和判断上取得较大成绩。

油中溶解气体分析的试验过程包括从变压器中取出油样，从油样中脱出溶解气体，利用色谱仪分析气体和数据处理四个环节。色谱分析为微量分析，试验精度高，可以达到10-6级。DGA技术的一个基础：确保变压器油中特征气体组分（CO2、CO。C2H2、H2等）测试结果的灵敏度和精确度必须要符合《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。那么我们在诊断变压器内部的现有故障和潜伏性故障时，可以以油中产生故障气体的原理为基础，综合考虑如下几方面，就能比较准确地判断出变压器的内部故障的类型以及产生故障的位置。

1　产生故障的时间上累计

变压器设备故障和潜伏性故障生成的气体（可燃性）大部分会溶于变压器油内。随着产生故障的时间累计，这些气体也在变压器油中不断地累积，直至其溶解度达到饱和状态甚至产生气泡。因此，变压器油中可燃性气体的含量的累计度，是判断故障是否存在以及故障发展的一个主要依据。

2　产生故障气体的速度

一般情况下，变压器在热和电场的作用下，变压器油和绝缘件也会老化分解出少量的可燃性气体，但此种原因产生气体速率较慢，只有当内部有故障发生时，才会明显加速这些气体的产生。所以，故障气体的产生速度是判断故障是否存在以及故障发展的另一个依据。在实际运行中，变压器内故障的类型、趋势不同，其产气速率也不同。

3　不同故障的产气特征

变压器不同故障时，形成的可燃性故障气体各有不同。例如拉弧放电时会产生乙炔，局部过热会产生乙烯，局放时会产生用氢气。因此，故障的产气特征是诊断故障类型的又一个依据。

由于气体的易扩散性，使得油中溶解的气体分析的试验要比其他油质试验偏差大，并且油中组分含量越小，试验相对偏差越大。因此《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》中对两次平行试验的重复性作出如下规定：“有中锋溶解气体浓度大于10μL/L时，两次测定值之差应小于平均值的10%；油中溶解气体浓度不大于10μL/ L时，两次测定值之差应小于平均值的15%加2倍该组气体最小检测浓度之和。该固定反映了气相色谱发存在很大的试验偏差。

一般情况下，变压器内部的变压器油和绝缘件（如层压木导线夹、层压纸板、压板、端圈等），在电场和负载产热的作用下，会慢慢老化分解，随着运行时，会产生少量的氢气CO和CO2气体和烃类气体，一旦变压器内部出现局放和局部过热情况，上述的分解作用会立即显著增强。正常情况下，由于不同类型的的故障，变压器油和绝缘件分解的气体也不同（前文已提到）；并且针对同一性质的故障，其发展程度不一样，故障气体的量也是不同的，因此，分析变压器油中产生的故障的组分和含量，能较准确判断故障性质和发展程度。

定期对变压器油中溶解气体的做色谱分析，就能对变压器运行时出现的故障在早期给予诊断处理。能尽早的发现内部存在的潜伏性故障。对变压器顺利运行，降低生产损失有显著作用。然而现实中没有任何技术时没有局限性的，由于DGA技术的特点，使它在变压器故障诊断上也存在以下不足：

（1）目前的变压器油色谱分析都不是把目标作为一个整体看待，只是针对分析目标所表现出来的信息特点分析属于哪种类型的故障，但并没有将各种故障之间可能存在的相互联系有机的联系起来。目前在根据变压器油色谱分析的结果判断故障，仍主要局限在对故障气体的分析。想要进行故障分析，需要其他技术（如超声波定位）的分析结果。

（2）会受到变压器油中溶解气体随时间的积累和取样误差的影响，常规变压器油色谱分析很难在溶解气体含量较小的情况下进行故障分析，当特征气体的量超过特定值时，我们才认为根据DGA结果的判断是具有判断价值的。同时，设备运行时出现的内部故障原因往往不是单一的，而是由某一故障引发多故障或前期征兆信息微弱的潜伏性故障引发突发性故障。存在上述因素，导致DGA诊断有效率和准确率不高。

（3）正常运行变压器，在绝缘允许温度下，也会产生缓慢的分解反应，产生气体，而故障产气与正常运行的非故障气体在技术上不可分离，加之不同类型故障（如局部放电与进水受潮）有类似的产气特征，这就使得利用DGA技术进行设备状态诊断时可能得出错误的结果。

（4）各种DGA诊断是基于在大量试验和实践数据基础上的，正是因为简化了故障因素的产生原因以及各种故障之间的联系，使得其正确性只能达到80%左右。

基于上述客观因素，在运用DGA技术诊断变压器状态时，须对其内部结构和运行状态、历次检修以及辅助设备情况进行全面的了解，并结合历年色谱数据和电气设备（直阻、绝缘、变比、泄露、空载试验等）、油质分析试验，必要时还须与同类设备相比较，更好地诊断变压器故障。

许亮，男，安徽合肥人，本科，助理工程师，主要从事：电力变压器工艺技术研究。