大型变压器油色谱异常原因及处理措施分析

2017-03-12吴丽霞

中国高新技术企业 2017年12期

关键词：色谱分析油泵变压器

吴丽霞

（国网江西省电力公司吉安供电分公司，江西吉安 343000）

大型变压器油色谱异常原因及处理措施分析

吴丽霞

（国网江西省电力公司吉安供电分公司，江西吉安 343000）

在电力系统之中，变压器发挥着无可替代的作用，因此定期检修、保障变压器正常运行至关重要。文章通过对变压器油色谱异常的情况和原因进行分析，提出相应具有针对性的处理措施，希望能为解决电力变压器的故障问题提供行之有效的建议。

变压器；油色谱异常；处理措施；电力系统；定期检修

在电力系统之中，变压器是投入成本最高、最具有重要性的设备之一，在电力系统的运行之中发挥着无可替代的作用。一旦存在隐患甚至出现异常状况，将对电力系统造成非常不利的影响。为了避免变压器故障造成的危害，故障的检测便成为了重中之重。

1 大型变压器的异常情况

大型变压器的运行状况对整个电厂的正常运转具有举足轻重的作用。要想维持变压器正常运作，坚持日常检查和预知性维修是非常重要的环节，这不仅对电厂运转至关重要，还对下一阶段的检修工作提供了重要参考。但在现实操作中，相关的检修工作困难重重。一方面，排查、维修变压器相关的工作不仅工作量庞大，而且操作复杂，对工作人员的专业能力和技术水平都提出了极高的要求；另一方面，特别是由于变压器对电厂安全、维持正常运行的重要性，草率解体、返厂等维修方法都具有其局限性，不能广泛地应用。

由于以上原因，变压器亟需更为行之有效、直接便捷的维修方法，通过检测油色谱是否异常来诊断大型变压器是否出现故障的方法便应运而生。变压器出现故障，往往都是通过油色谱异常反映出来的。设备故障、人工操作失误等方面的客观因素，都会诱发油色谱出现异常情况。根据这一原理可知，对油色谱进行观测，能够非常直观地得知变压器的异常情况。根据油色谱，检修人员能够迅速做出判断，对出现异常的变压器开展排查，在短时间内发现循环电流问题，通过局部停电检查，诊断出油色谱出现异常的区域以及异常产生的缘由。因此，利用油色谱的变化对变压器的运行状况进行实时观测更具有可操作性，且更为直接和便捷，对变压器的检修工作提供了重要的参考。

2 变压器油色谱异常的原因分析

导致油色谱异常的原因多种多样。例如，设备的制造工艺质量把关不严（如铁芯结构件中未去漆、固定螺栓未作紧固等），造成安全隐患；支撑棒因腐蚀或霉变等因素导致绝缘差，致使局部过热、发生碳化；轴承破损导致金属粉粒、潜油泵出现异常、局部短路导致变压器油过热等。

变压器油色谱出现异常，便意味着变压器出现了潜在危险或故障。通常情况下，变压器在发生故障之前，设备内部已经过了一系列声、光、热的反应。当变压器产生局部放电、过热、氧化等异常现象时，其中的绝缘介质——绝缘油以及固体绝缘体将会慢慢发生劣化，并通过一系列化学反应裂解为各种故障气体。这些气体在绝缘油中慢慢溶解，且产生和溶解速率随着设备内部的温度上升而提高。因此溶解气体的产生速率、组分及含量，与变压器的故障类型及严重程度有着密不可分的关系。由此可知，根据故障气体的相关参数推断设备内的异常情况以及发展趋势，可对其运转情况进行诊断。

根据变压器的故障类型，可大致分为以下两种情况：第一，变压器内部运行出现了故障。变压器在运行过程中产生的能量，决定了故障气体的产生速率、组分及含量变化。当变压器油是因受热而分解时，变压器内部出现的能量将会促使某些C-C键、C-H键出现断裂，进而产生了烃类低分子气体（如CH4、C2H6、C3H8）和氢气。而当变压器油是因为设备内部放电而引起分解时，形成的气体中还应包括乙炔；第二，固体绝缘体的绝缘性下降。当变压器的绝缘体（如绝缘纸板）受热时，故障区域内的绝缘电介质将会产生裂化分解现象，这种情况下主要产生的是CO和CO2气体。

3 油色谱异常的处理方法

3.1 油色谱分析法

油色谱异常是变压器故障的表现形式之一，它能够敏捷地反映出变压器存在的隐患和异常。针对变压器油色谱的检测方法，一般是对比两相中溶解气体组分在分配系数上的差异。在流动相和固定相的介质中，气体组分在移动中多次分配，进而产生了具有差异的分配系数，利用这个原理便可进行检测和分析。目前，电力企业通常实施预防性的诊断维修方案，分析变压器油的溶解气体中的组分、含量及产生速率，及时检查设备内的隐患和异常情况。这便是油色谱检测的基本方法，被称为溶解气体色谱分析法（DGA）。油色谱分析法，是在变压器中采集部分油样，分析其中的溶解气体组分、含量等特征参量，进而诊断变压器设备是否具有潜在性危险及故障，判断故障类型及故障区域。这种诊断技术具有快速准确、安全经济的特点，能够高效地识别变压器是否存在隐患或故障以及存在哪方面的故障；是当前检测变压器故障的应用最为广泛的方法之一，为相关人员开展检修工作提供了科学、准确的信息。

目前，国内外经多年的技术创新，已发展出了多种诊断系统和智能检测法，如以故障气体特征（如气体种类、含量等）为基础的检测法、三比值法等，准确度皆高达90%左右。在这些方法中，油色谱在线检测法于行业中得到了广泛采用。与离线检测相比，这种在线检测方法最突出的优势便在于，它能够实时监测设备的运行情况，在发生异常的前期阶段便可以迅速做出反应，自动对比气体组分，检测判断是否存在隐患或者出现故障，尤其是对局部放电和过热等常见问题的排查具有很大助益。这种方法避免了被变压器工作场地的强电磁场影响的弊端，操作的可重复性也是它的一大优势。

3.2 油色谱分析技术的具体操作

在诊断故障之前，应当避免由于设备安装、运行工况等非故障因素所带来的误判现象。只有当排除了设备之外的一切客观因素，检测结果才能具有真正的准确性和说服力。因此应事先检查变压器的制造和结构，如是否密封、是否出现渗漏、最初的出厂色谱分析；新设备保护所用的二氧化碳气体是否已排尽等。在观察油色谱时，应注意尽量让变压器保持空载状态，因为在这种状态下的检查效果往往更加精准，可以更高效地排查出故障点。

如前文所言，变压器的故障类型与故障气体的产生速度、组分及含量变化具有直接的联系。因此可以通过检测气体成分、含量高低等来判断变压器的隐患或故障，并进行及时的分析跟踪。在故障检测过程时，通常首先要通过气体含量、产气速度这两个数值识别变压器是否存在隐患或异常情况；再通过故障气体成分组成、三比值法来分析故障类型、严重程度和发展趋向等。为了避免油色谱分析在通常情况下复杂的试验工序，可以将色谱分析仪脱气与诊断故障气体浓度结合，在自动分析装置中完成自动化诊断。尤其应当注意的是，当试验出现某些非故障的客观因素所造成的异常数据时，应及时予以识别，避免产生误判。

3.3 诊断油色谱的新发展

随着现代科技的不断创新和迅速发展，变压器使用单位在设备检修方面也引进了先进设备和专业技术。当前诊断变压器油色谱的发展方向之一，便是人工智能化。通过智能软件分析，能够及时地诊断出变压器存在的隐患及异常情况；高效地确定变压器出现故障的具体原因，进行及时维修和有效处理，增强了故障处理的准确性。例如，由于设备内部铁芯的硅钢片发生短路，导致某些金属元素的含量显示不同，对变压器的安全造成不利影响。面对这种情况，应当将变压器进行吊芯。当油色谱出现异常时，考虑潜油泵是否出现异常故障。潜油泵可能存在局部过热或升温过快的情况，非常容易导致所接触的部分油出现裂解，这将严重阻碍变压器的设备性能和日常工作。目前，超声波监测法也得到了极大发展。这种诊断方法能够及时、准确的辨别潜油泵的故障原因及具体部位。使用超声波的检测方法，能够增强变压器运行的稳定性。应注意变压器的金属渣粒对潜油泵电机造成的影响，制定替代方案，当潜油泵产生异常时，采取替代方案保证其正常运作，对潜油泵进行具体分析和处理。要想依照色谱数据来精确、高效地诊断出变压器的故障类型，检修人员必须具有丰富的工作经验和熟练的操作能力，且要对变压器故障等方面的专业知识非常熟悉，而这在现实操作中是难以做到的。因此引进变压器故障诊断专家系统，对检测油色谱异常具有很大助益。

油色谱检测是保障变压器安全运转的必要工作之一，虽然在早期故障检查中分析变压器油的故障气体非常便捷并行之有效，但存在着准确性不高的缺陷，甚至会导致误判的情况出现。所以，将油色谱异常检测与电气试验并用，是实时监测变压器变化的可靠方法。另外，对于如何将油色谱诊断变压器故障的检测方法自动化、故障及时上报等，还需要与其他诊断方法相结合。只有在实际操作中不断探索，才能真正提高错误数据的识别能力，减少误判的概率。还要建议变压器使用单位，在设备运行过程中应注重定期和不定期的现场巡检、全面排查，指定专门的工作人员进行科学诊断和实时监测，通过人为检测尽可能将突发事件概率降到最低。