变压器油色谱试验故障处理研究

赵峰

摘 要：变压器是保证电网正常供电的重要设备，其检修工作是电厂的重要任务之一，但在实际的操作中，变电器的维修工作难度较大。基于此，本文简述了应用油色谱进行变压器故障分析的原理，并提出了变压器故障原因分析的方法、变压器的故障类型和相应的处理策略，希望可以降低变电器的故障检修难度，保证电网运行的安全性和稳定性。

关键词：变压器油;色谱试验;故障处理

引言：随着当今社会经济的飞速发展，我国各行各业对于电力的需求也在不断增加，而变压器作为可以直接影响到整个电网安全运行的设备，其重要性不言而喻。因此，对变压器油色谱故障的原因进行分析，并针对异常数据确定相关的故障类型和处理方法，有助于维修人员迅速的进行检修，促进变压器的正常运行，进而减少可能的经济损失。

1应用变压器油色谱进行故障分析的原理

电力变压器的绝缘部分由变压器油和一些浸入油中的绝缘材料共同组成，变压器油是由烷烃、芳香族不饱和烃、以及环烷族饱和烃等化合物构成的石油分馏出来的一种矿物油，而相关绝缘材料则由纤维素构成。在变压器的运行过程中，这种矿物绝缘油和固体的绝缘材料难免受到电和热的影响，呈现老化、变质、分解的情况，分解出氢气、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳等七种不同气体，当变压器内部出现任何一种故障时，上述气体的含量都会因此发生一定的改变。烷烃的热稳定性是最差的，在温度升高到一定程度时，就会发生裂化的情况，从大分子的烷烃分裂为小分子的烷烃、氢气、烯烃、一氧化碳和二氧化碳气体。具体来说，当故障点的温度偏低时，甲烷的含量较高，随着故障点温度的升高，乙炔、氢气组在空气中的含量也会相应增加，当故障点温度升高800度时，会产生乙炔气体[1]。

因此，在进行变压器的检修时，通过对变压汽油中七种气体的含量进行测量，并对其在气体总量中的比例进行计算，就可以判断出变压器是否存在故障，若存在故障，也可以鉴别出故障类型，方便相关人员进行处理。

2关于变压器油色谱试验故障的处理要点

2.1故障原因分析

在电力系统运行过程中，电力变压器的正常运行可以有效提升其经济性，基于此，要想保证变压器的运行效果，检修人员就应该严格遵循运维工作的规定，定期对变压器进行检修，及时发现隐患并进行维修，避免变压器产生故障。在实际检修过程中，对变压器内部的检修难度太大，维修人员往往采取间接检测的方式监测变压器的内部状态，这就是油色谱试验存在的必要性。当变压器的分接开关出现故障时，就会导致三相直组不平衡，通过相应的绝缘性试验，可以排除变压器热故障，与此同时，若变压器铁芯的接地电流出现异常，则为变压器铁芯接地故障。

变压器在正常运行中，其线圈会生成少量的悬浮电压，而当变压器存在相应短路故障时，就会在较强的电动力下缩短钢压圈和穿芯螺栓之间的距离，使钢压圈上生成比较高的悬浮性电压，进而产生放电现象，这些异常电流会对变压器油进行分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳等七种不同气体，导致油色谱试验数据出现异常。

2.1.1油箱之间的相通故障

以某变压器油色谱的异常数据为例进行分析，该变压器油箱中存在着大量的乙醇，在实际监测中，乙醇含量还在不断增高，据此，可以判断为钢压圈放电异常引起的故障，检测人员利用三比值法对油箱内气体进行数据分析，最终结果为105，可以判断这是一起低能放电故障，也就是油箱之间的相通故障。在实际检测中，检察人员发现一些有载油箱的油位下降，一段时间后又有所上升，因此，可以判断这是一起主变漏油的案例，维修人员对相应有载开关、储油柜开关逐一排查进行，并没有发现漏油点，最终判断为主变油箱和有载开关油箱的密封措施没有做好，使主变漏油，导致了油色谱试验数据异常。

2.1.2特征气体法故障分析

具体来说，当变压器为热故障时，绝缘纸和固体绝缘产生的气体种类和含量各不相同，涉及到放电性故障时，在总气体中会监测到乙炔，同时乙烯的含量会高于甲醇，若是不存在乙炔，且乙烯的含量明显低于甲醇时，则可以进行反向推导，变压器存在电弧放电故障。

2.2故障类型

2.2.1过热性故障

过热性故障产生的根本原因是变压器的绝缘性能被破坏，由石油蒸馏而来的矿物绝缘油和浸在其中的绝缘性材料发生裂变分解现象。根据被裂变的物质不同，可以分为裸金属过热障碍以及固体绝缘过热障碍。在进行油色谱试验数据异常的分析时，若甲烷和乙烯所占比例在总烃含量80%以上，则可以判断为过热性障碍[2]。想要判断具体是裸金属过热障碍还是固体绝缘过热障碍，就要对总气体中的一氧化碳和二氧化碳的含量进行测量，当故障类型为裸金属障碍时，气体总量中这两种气体的含量相对较高，当故障类型为固体绝缘障碍时，气体总量中这两种气体的含量较低。

2.2.2放电性故障

放电性故障产生的原因主要由火花放电、电弧放电、套管和互感器的局部放电三种引起的变压器绝缘性恶化。当故障原因为火花放电时，在产生的气体，以氢气和乙炔为主，甲烷和乙烯为辅，同时总烃的含量不高，当故障原因为电弧放电时，乙炔和氢气的含量较高，甲烷和乙烯的含量较少，当故障原因为局部放电时，氢气的含量占氢烃总量的90%之多，而甲烷与烃的总量之比也大于90%。無论是火花放电、电弧放电、还是局部放电，只要固体绝缘参与放电就会产生一氧化碳和二氧化碳。

2.2.3绝缘受潮故障

绝缘受潮障碍产生的原因是变压器进水或者处于潮湿的环境中，导致变压器油中有水或者设备内部受潮。当变压器发生绝缘受潮障碍时，变压器油中的水分将会与固体绝缘材料的气隙局部放电，生成氢气，与此同时，在电场的作用下，水分子还会发生电解反应生成氢气，另外水分子与设备内部的铁单质还会发生相应的化学反应，进而生成氢气。综上所述，在绝缘受潮的情况下，特征气体主要成分为氢气，其他气体含量无明显变化。

2.3故障处理方法

随着现代科学技术的飞速发展，检修人员已经可以利用电子信息技术对变压器油色谱的数据进行辅助分析，提高了数据分析的准确性和速度，为相关人员提供了便利，同时也大大提升了变压器检修的效率，保证了电网的安全、高效运行，减少了可能造成的经济损失。根据过往的案例分析可知，当变压器中的微量金属含量异常时，就会导致油色谱试验结果异常，不尽快进行处理，甚至会发生铁芯短路的严重结果，影响变压器的实际运行。如果出现这种情况，工作人员应该及时将其送回原厂家，由厂家进行维修处理。

为了保障电网运行的稳定性、经济性，检修人员必须严格遵循相关规定，定期对油泵进行检测，在实际检测过程中，一旦出现油色谱试验数据异常现象，就要及时判断故障类型，分析导致故障的具体原因，加强相关排查，确保以最快速度解决问题。为了避免潜油泵温度过高，影响到变压器的实际运行，部分检修人员会应用到超声波检测的方法，这样可以减少对油泵的损伤，还可以更好的对故障发生的原因、位置进行判断。另外，变压器潜油泵还会因变压器本身存在的金属残渣发生定子障碍，维修人员可以对其进行调换，若变压器在调换潜油泵后可以正常运行，那就说明了该方案的有效性，相反，若是不能正常工作，就要对其进行更加细致的处理。

结论：综上所述，变压器是保障电网正常运行的重要设备，为了保证其正常运行，相关工作人员应该及时对其进行检修。在实际检修中，若出现油色谱试验数据异常现象，就要结合特殊气体分析法、三比值法，判断出变压器故障是属于放电性故障、火花性故障还是绝缘受潮故障，并根据判断结果及时的进行排查与处理。

参考文献：

[1]张江，李丹.电厂变压器油色谱异常的分析与处理[J].新型工业化，2018，8（11）：43-46.

[2]张雷.电厂变压器油色谱异常的分析及处理[J].通信电源技术，2020，37（01）：266-267.