绝缘油色谱试验对变压器内部故障分析的重要性

绝缘油色谱试验对变压器内部故障分析的重要性

刁钰宸李璞

云南澜沧江国际能源有限公司

摘要：在电力系统中变压器的应用比较广发，电力系统的安全运行与变压器的工作质量有着紧密的联系，电力变压器故障查处诊断对电力系统的安全运行有着十分重要的意义。为在变压器利用的过程中要保证其安全，就需要及时的对电力系统中变压器的故障进行分析，本文首先对色谱分析故障的原理进行了分析，然后对变压器故障的种类进行分析，然后对色谱分析在故障判断中的意义做了阐述，最后对色谱分析在故障判断中的以及进行探讨。

关键词：原理；变压器故障类型；绝缘油化验分析

一、前言

在社会经济的迅速发展之下，电能与人们生活与生产之间的联系变得越来越紧密，变压器是电网的核心部件，如果变压器出现故障，就会给电力系统的运行带来安全隐患，因此，必须要做好变压器故障的检测工作。变压器内置的变压器油会随着变压器的工作产生一系列的化学反应，随着我国科技的不断进步与发展，采用绝缘油色谱试验对变压器内部故障分析越来越常见，油色谱分析法来分析变压器油溶解气体含量能够分析出变压器内部故障问题，避免变压器发生损坏，本文就该部分进行了探讨。

二、变压器故障类型

变压器比较容易出现的故障主要可以分成两大类：分别是电性故障与热性故障。从发展过程上来说，电力变压器的故障可分为两大类，即突发故障与潜伏性故障，突发性故障发生的过程很快，但是并不常见，这种情况下瞬间就能造成非常严重后果，比如雷击、错误操作以及负荷的突变等，突发性故障现在并没有有效的规避方法，只能通过像避雷器和继电保护这一类的方式来将突发性故障的发生概率限制在一定的范围内。故障诊断主要是针对这些潜伏性故障的诊断预侧，潜伏性故障一般而言可分为三类，即变压器局部过热和变压器绝缘的老化以及内部局部放电。

三、利用色谱分析故障的原理

变压器的设计原理中，对于绝缘工作部分的设计主要是通过变压器油和绝缘材料来进行，变压器油是从石油原油中分离出来的一种油质，因此，变压器油也包含了石油的构成元素烷烃、环烃族饱和烃等化学有机物，变压器油加上特殊的绝缘材料，能够在变压器的正常工作中，有效地对电流进行绝缘，维持变压器内其他部件的正常工作。色谱分析法主要是应用色谱分析仪对变压器绝缘油中特征气体的产气率以及特征性等进行分析，以判断变压器内部故障的一种方法，变压器油因为化学性质的改变而产生出了一定的气体，这些气体在变压器油中溶解与油质结合以后，会使变压器油的色谱发生一定的改变，呈现出异样的颜色，尤其在变压器中出现故障时油质颜色变化的最剧烈。变压器在正常的工作过程中，内部的电流转换等化学反应会对变压器油的化学性质产生一定的改变。

变压器处于运转工作时，变压器油和相关的绝缘材料会因为受到变压器工作的影响会产生一定的性质变化，原有的化学性质遭到破坏。在这个过程中，变压器油会因为受热度增高而产生一定的化学反应，原本的化学构成元素因为受外界作用而发生改变，分解出一些气体。色谱分析主要是对变压器中的气体和色相变化来判断故障类型和故障部位，因其灵敏度和可靠性较高，且基本不受外界条件的限制，同时还能够通过产气率和气体含量变化来随时掌握变压器故障的状况，以便技术人员能够根据故障严重程度来采取相应的措施，减少对设备的损坏，因而在高压充油设备的故障检测中得到了广泛应用。

四、绝缘油色谱试验在线监测的必要性

绝缘油与固体绝缘材料在受热或者出现电故障的情况下，产生的气体会不断的融入油中，而这些气体的组成成分以及其含量都与故障的类型有着很大的联系。因此，只需要对这些溶解于油中的气体认真分析，就可以尽早发现存在于变压器内部的潜伏性故障。用油色谱分析法来判断故障发生是十分可靠的，但是进行常规的实验室油色谱分析时存在许多的不足，在脱气中可能存在着较大的误差，同时检测曲线的人工修正也会增大误差，问题主要表现在以下几点：

1、在技术经济上不能适应电力系统发展的需要，因为从取油样到实验室进行分析这个过程，作业的程序十分复杂，花费的时间较长而且所需花费的费用较高，不符合普遍适用的要求；

2、检测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效地跟踪发展趋势；

3、受设备费用以及技术方面的限制，不可能做到每个电站都配备常规油色谱分析仪；

4、相对油色谱分析法这种方法的时效性差，在变压器做出保护动作后，要迅速的使变压器恢复运行，首要的问题是要通过做油色谱分析来得到变压器的绝缘状况，最突出的问题是时效性；

5、运行人员无法对本站变压器的运行状况进行随时的掌握与监视，变压器运行的可靠性将会进一步下降，不能充分体现出油色谱分析法的有效性及其优点。因此，对变压器油中溶解的气体进行色谱分析，做好在线监测就成了保障安全运行的一种有效手段。

五、色谱分析在故障判断中的重要性

1、及时发现潜在故障

通过对变压器油的色谱进行分析来判断变压器的故障种类，这样可以及时的帮助电力操作人员地发现变压器中存在的威胁，尽早解决这些潜在的问题，有利于电力人员做好对变压机器的维护工作。变压器是电网中的核心部件，其安全稳定关系到整个电力系统的正行工作，因此，如果能及早的发现变压器中存在的问题，这样可以有效避免出现更多的经济损失。

2、维持变压器正常运转

利用对变压器油的色谱分析方法，能够真实的了解变压器的工作状态，对于维护整个电力系统的工作稳定有着重要意义。

通过对变压器油的色谱分析工作进而判断出故障的种类，这一方法在变压器的使用工作中是具有重大的意义的，通过对这一方法使用，能够有效的保证变压器在正常状态下运转，从而维护电力系统的稳定运行。

六、变压器故障的综合判断方法

1、特征气体组合法

当变压器处于正常运行的状态时，在电和热的作用下，像固体绝缘这些有机材料以及绝缘油都会发生缓慢氧化分解，在这个过程中就会生成少量的一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气、乙烯、乙烷以及乙炔等气体，但是正常状态下生成气体的含量会远远小于变压器在出现故障时产生的气体量。变压器内部出现故障的主要原因一般都是由于电流或者电压的异常，在这个时候，变压器内部的固体绝缘有机材料以及绝缘油将发生由电流和电压引起的热性故障或放电性故障，此时能反映变压器故障性质的相应的气体含量将会大大增加。

2、电气试验法

常规的电气试验能对变压器内部潜伏性故障或缺陷进行准确判断，但是像局部放电试验、空载、交流耐压试验以及短路试验这一系列的电气试验项目，对其进行预判，这个工作的复杂程度以及难度会随着变压器电压容量的增加与变压器等级的增加而出现成倍增长。而研究表明，如果将色谱分析的结果作为基础，再制定出具有针对性电气试验方案，就可以减少很多不必要的电气试验，这样也可以提高对变压器内部故障判断的效率，对于进一步加快对事故的处理进度有很大的好处。

3、三比值法

通过对变压器内部故障气体的组合特征的分析，能够准确推断出变压器的故障类型以及故障的性质，但是如果故障类型介于两类型之间，那么对变压器内部故障的判断将存在一些问题。因此，若想更加准确的判断出介于两类型之间的变压器内部故障，还需要对这些气体组合在含量上的比例关系做出检测，这就是三比值法。

七、结束语

变压器内的油色变化情况是对变压器工作状态最真实的一种反应，目前电力系统等变压器应用行业中一种普遍的监测方法就是根据变压器的油色变化来了解变压器的正常工作状态，正确地掌握对变压器油色的辨识方法，对于变压器的利用工作有着重大的发展意义。

参考文献：

[1]吴鹏程.降低主变绝缘油色谱试验的偏差率分析[D].华南理工大学，2012.

[2]余琼.变压器油色谱在线监测专家系统研究[D].上海交通大学，2007.

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