1、对 110kV 变压器油色谱故障分析及预防处理方法探讨摘要：变压器是电力系统的重要元件之一，其运行可靠性直接关系到电力系统的安全和稳定。变压器油中溶解气体能够反映变压器内部绝缘老化情况和内部故障情况。油浸式变压器油色谱检测，是判断变压器是否存在放电、发热的重要方式。根据检测结果可以有效的跟踪掌握主变故障发展情况，确保主变可靠运行。本文对变压器油色谱分析中出现的一些问题进行了分析, 并对其处理方法进行了探讨。 关键词：变压器；油分析；色谱 中图分类号： U472.42 文献标识码：A 文章编号： 1.前言 在变电站的生产运行过程中，随着变压器运行时间的延长，变压器可能产生初期故障,油中某些可燃性
2、气体则是内部故障的先兆,这些可燃气体可降低变压器油的闪点,从而引起早期故障。变压器在发生突发性事故之前，绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。对于大型电力变压器，目前几乎是用油来绝缘和散热，变压器油与油中的固体有机绝缘材料（纸和纸板等）在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体；变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成泡在油中经过对流、扩散作用，就会不断地溶解在油中。同一类性质的故障，其产生的气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作
3、为反映电气设备异常的特征量。 2.变压器色谱分析 2.1 色谱分析 在电气试验中，通过气相色谱分析绝缘油中溶解气体，能尽早的发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障，是绝缘监督的一种重要手段。这一检测技术可以在设备不停电的情况下进行，而且不受外界因素的影响，可定期对运行设备内部绝缘状况进行监测，确保设备安全可靠运行。变压器大多采用油纸复合绝缘，当内部发生潜伏性故障时，油纸会因受热分解产生烃类气体。含有不同化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，绝缘油随着故障点的温度升高依次裂解产生烷烃、烯烃和炔烃。在正常情况下，充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在过热或电的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的
4、低分子烃类气体和一氧化碳及二氧化碳气体，这些气体大部分溶解于油中。当充油电器内部存在潜伏性过热和放电性故障时，就会加快这些气体的产生速度，随着故障的发展，分解出的气体形成气泡在油中对流、扩散，不断溶解在油中。故障气体的组成及含量与故障类型和故障严重程度关系密切。因此，在变压器运行过程中，定期做油的色谱分析，能尽早发现设备内部的潜伏性故障，以避免设备发生故障或事故损失。 2.2 变压器故障检测 变压器故障检测主要有电气量检测和化学检测方法。化学检测主要是通过变压器油中特征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断，它对变压器的潜伏性故障及故障发展程度的早期发现具有有效性。实际应用过程中，为了更准
5、确的诊断变压器的内部故障，色谱分析应根据设备运行状况、特征气体的含量等采用不同的分析模型确定设备运行是否属于正常或存在潜伏性故障以及故障类别。 变压器故障诊断中应综合各种有效的检测手段和方法，对得到的各种检测结果要进行综合分析和评判，根据(DL/T5961996)电力设备性试验规程规定的试验项目及试验顺序，通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，在不停电的情况下，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。经验证明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关，它们之间存在不同的对应关系。 3.电力变压器的内部故障类型 3.1 放电性故障 放电性故障
6、是设备内部产生电效应(即放电)导致设备的绝缘性能恶化。又可按产生电效应的强弱分为高能放电(电弧放电)、低能量放电(火花放电)和局部放电三种。 3.1.1 电弧放电 发生电弧放电时，产生气体主要为乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体。这种故障在设备中存在时间较短，预兆又不明显，因此一般色谱法较难预测。 3.1.2 火花放电 火花放电是一种间歇性的放电故障。常见于套管引线对电位未固定的套管导电管，均压圈等的放电;引线局部接触不良或铁心接地片接触不良而引起的放电;分接开关拨叉或金属螺丝电位悬浮而引起的放电等。产生气体主要为乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体，但由于故障能量较低，一般总烃含量不高。 3.1.
7、3 局部放电 局部放电主要发生在互感器和套管上。由于设备受潮，制造工艺差或维护不当，都会造成局部放电。产生气体主要是氢气，其次是甲烷。当放电能量较高时，也会产生少量的乙炔气体。 3.2 过热性故障 过热性故障是由于设备的绝缘性能恶化、油等绝缘材料裂化分解。它又分为裸金属过热和固体绝缘过热两类。裸金属过热与固体绝缘过热的区别是以 CO 和 CO2 的含量为准,前者含量较低,后者含量较高。 4.色谱分析诊断的基本程序 4.1 首先看特征气体的含量。 若 H2、C2H2 或总烃有一项大于规程规定的阈值的 20%，应先根据特征气体含量作大致判断。主要的对应关系是： （1）若有乙炔，应怀疑电弧或火花放电
8、。 （2）氢气很多，应怀疑有进水受潮的可能。 （3）总烃中烷烃和烯烃过量而炔烃很少或无，则是过热的特征。 4.2 计算产生速率，评估故障发展的快慢。 4.3 通过分析气体组分含量，进行三比值计算，确定故障类别。 4.4 核对设备的运行历史，并且通过其他试验进行综合判断。 5.110kV 某变电站变压器油色谱异常案例分析 在一次对片区的变电站进行预防行实验时，发现 110kV 某变电站变压器油色谱异常。油样中氢气和总烃浓度均超出注意值，且有进一步发展的趋势，设备存在局部放电故障，应缩短色谱检测周期，加强跟踪；建议对该设备进行检查。 该变压器是常州变压器厂生产的 SFPSZ10-120000/22
9、0 型变压器，投产日期为 2006 年 6 月。2012 年 4 月 28 日，在该主变油样的送检化验过程中，色谱分析发现油样异常，其中特征气体以 C2H2 为主，含量为58L/L，严重超过注意值 0L/L，在当天晚上 12 点 00 分的追踪分析中，C2H2 仍然严重超标，含量为 98.05L/L，同时，总烃含量为120L/L，H2 含量为 158L/L，也接近超标。经研究决定，采用倒负荷手段，每隔三天进行一次油色谱监测，严格监视其发展状况，而且立即联系厂家、布置大修工作，在 2008 年 5 月 5 日的分解吊罩检查中，发现分接开关下部转换触头接触不良而引起放电，厂家对此进行了更换，同时，
10、油也进行了过滤处理，处理后，变压器油气相色谱跟踪试验结果合格，运行状况一直良好。 6.预防处理方法 6.1 加强监视巡视 加强监视(油温、油位、异常声音和红外摄像测温等)巡视次数，根据设备具体情况而定。 6.2 缩短试验周期,跟踪分析。 试验周期根据设备具体情况和运行状况而定并随时调整,当跟踪发现特征气体无显著变化时,一般先短后长直至恢复正常试验周期,当发现特征气体有显著变化时,一般先长后短。 6.3 根据油中故障特征气体含量和产气速率进一步处理：如加做电气试验和停电检查等。 7.结语 近些年来，利用油色谱分析判断变压器故障的技术在我们这边得到了广泛应用并取得了良好效果。通过对变压器油色谱跟踪分析，并结合运行工况状态,可判断故障产生原因,该技术对变压器的运行监测和故障判断具有较好的指导作用。油色谱分析结合电气试验可快速准确地找出故障所在位置，为检修工作赢得宝贵的时间，保证了电网供电的可靠性，从而使电气试验和检修工作有的放矢；对安全供电、用电、防止事故发生提供了有力保证。
