大型變壓器油色譜異常原因及處理措施分析

吳麗霞

（國網江西省電力公司吉安供電分公司，江西 吉安 343000）

大型變壓器油色譜異常原因及處理措施分析

吳麗霞

（國網江西省電力公司吉安供電分公司，江西 吉安 343000）

在電力系統之中，變壓器發揮著無可替代的作用，因此定期檢修、保障變壓器正常運行至關重要。文章通過對變壓器油色譜異常的情況和原因進行分析，提出相應具有針對性的處理措施，希望能為解決電力變壓器的故障問題提供行之有效的建議。

變壓器；油色譜異常；處理措施；電力系統；定期檢修

在電力系統之中，變壓器是投入成本最高、最具有重要性的設備之一，在電力系統的運行之中發揮著無可替代的作用。一旦存在隱患甚至出現異常狀況，將對電力系統造成非常不利的影響。為了避免變壓器故障造成的危害，故障的檢測便成為了重中之重。

1 大型變壓器的異常情況

大型變壓器的運行狀況對整個電廠的正常運轉具有舉足輕重的作用。要想維持變壓器正常運作，堅持日常檢查和預知性維修是非常重要的環節，這不僅對電廠運轉至關重要，還對下一階段的檢修工作提供了重要參考。但在現實操作中，相關的檢修工作困難重重。一方面，排查、維修變壓器相關的工作不僅工作量龐大，而且操作復雜，對工作人員的專業能力和技術水平都提出了極高的要求；另一方面，特別是由于變壓器對電廠安全、維持正常運行的重要性，草率解體、返廠等維修方法都具有其局限性，不能廣泛地應用。

由于以上原因，變壓器亟需更為行之有效、直接便捷的維修方法，通過檢測油色譜是否異常來診斷大型變壓器是否出現故障的方法便應運而生。變壓器出現故障，往往都是通過油色譜異常反映出來的。設備故障、人工操作失誤等方面的客觀因素，都會誘發油色譜出現異常情況。根據這一原理可知，對油色譜進行觀測，能夠非常直觀地得知變壓器的異常情況。根據油色譜，檢修人員能夠迅速做出判斷，對出現異常的變壓器開展排查，在短時間內發現循環電流問題，通過局部停電檢查，診斷出油色譜出現異常的區域以及異常產生的緣由。因此，利用油色譜的變化對變壓器的運行狀況進行實時觀測更具有可操作性，且更為直接和便捷，對變壓器的檢修工作提供了重要的參考。

2 變壓器油色譜異常的原因分析

導致油色譜異常的原因多種多樣。例如，設備的制造工藝質量把關不嚴（如鐵芯結構件中未去漆、固定螺栓未作緊固等），造成安全隱患；支撐棒因腐蝕或霉變等因素導致絕緣差，致使局部過熱、發生碳化；軸承破損導致金屬粉粒、潛油泵出現異常、局部短路導致變壓器油過熱等。

變壓器油色譜出現異常，便意味著變壓器出現了潛在危險或故障。通常情況下，變壓器在發生故障之前，設備內部已經過了一系列聲、光、熱的反應。當變壓器產生局部放電、過熱、氧化等異?，F象時，其中的絕緣介質——絕緣油以及固體絕緣體將會慢慢發生劣化，并通過一系列化學反應裂解為各種故障氣體。這些氣體在絕緣油中慢慢溶解，且產生和溶解速率隨著設備內部的溫度上升而提高。因此溶解氣體的產生速率、組分及含量，與變壓器的故障類型及嚴重程度有著密不可分的關系。由此可知，根據故障氣體的相關參數推斷設備內的異常情況以及發展趨勢，可對其運轉情況進行診斷。

根據變壓器的故障類型，可大致分為以下兩種情況：第一，變壓器內部運行出現了故障。變壓器在運行過程中產生的能量，決定了故障氣體的產生速率、組分及含量變化。當變壓器油是因受熱而分解時，變壓器內部出現的能量將會促使某些C-C鍵、C-H鍵出現斷裂，進而產生了烴類低分子氣體（如CH4、C2H6、C3H8）和氫氣。而當變壓器油是因為設備內部放電而引起分解時，形成的氣體中還應包括乙炔；第二，固體絕緣體的絕緣性下降。當變壓器的絕緣體（如絕緣紙板）受熱時，故障區域內的絕緣電介質將會產生裂化分解現象，這種情況下主要產生的是CO和CO2氣體。

3 油色譜異常的處理方法

3.1 油色譜分析法

油色譜異常是變壓器故障的表現形式之一，它能夠敏捷地反映出變壓器存在的隱患和異常。針對變壓器油色譜的檢測方法，一般是對比兩相中溶解氣體組分在分配系數上的差異。在流動相和固定相的介質中，氣體組分在移動中多次分配，進而產生了具有差異的分配系數，利用這個原理便可進行檢測和分析。目前，電力企業通常實施預防性的診斷維修方案，分析變壓器油的溶解氣體中的組分、含量及產生速率，及時檢查設備內的隱患和異常情況。這便是油色譜檢測的基本方法，被稱為溶解氣體色譜分析法（DGA）。油色譜分析法，是在變壓器中采集部分油樣，分析其中的溶解氣體組分、含量等特征參量，進而診斷變壓器設備是否具有潛在性危險及故障，判斷故障類型及故障區域。這種診斷技術具有快速準確、安全經濟的特點，能夠高效地識別變壓器是否存在隱患或故障以及存在哪方面的故障；是當前檢測變壓器故障的應用最為廣泛的方法之一，為相關人員開展檢修工作提供了科學、準確的信息。

目前，國內外經多年的技術創新，已發展出了多種診斷系統和智能檢測法，如以故障氣體特征（如氣體種類、含量等）為基礎的檢測法、三比值法等，準確度皆高達90%左右。在這些方法中，油色譜在線檢測法于行業中得到了廣泛采用。與離線檢測相比，這種在線檢測方法最突出的優勢便在于，它能夠實時監測設備的運行情況，在發生異常的前期階段便可以迅速做出反應，自動對比氣體組分，檢測判斷是否存在隱患或者出現故障，尤其是對局部放電和過熱等常見問題的排查具有很大助益。這種方法避免了被變壓器工作場地的強電磁場影響的弊端，操作的可重復性也是它的一大優勢。

3.2 油色譜分析技術的具體操作

在診斷故障之前，應當避免由于設備安裝、運行工況等非故障因素所帶來的誤判現象。只有當排除了設備之外的一切客觀因素，檢測結果才能具有真正的準確性和說服力。因此應事先檢查變壓器的制造和結構，如是否密封、是否出現滲漏、最初的出廠色譜分析；新設備保護所用的二氧化碳氣體是否已排盡等。在觀察油色譜時，應注意盡量讓變壓器保持空載狀態，因為在這種狀態下的檢查效果往往更加精準，可以更高效地排查出故障點。

如前文所言，變壓器的故障類型與故障氣體的產生速度、組分及含量變化具有直接的聯系。因此可以通過檢測氣體成分、含量高低等來判斷變壓器的隱患或故障，并進行及時的分析跟蹤。在故障檢測過程時，通常首先要通過氣體含量、產氣速度這兩個數值識別變壓器是否存在隱患或異常情況；再通過故障氣體成分組成、三比值法來分析故障類型、嚴重程度和發展趨向等。為了避免油色譜分析在通常情況下復雜的試驗工序，可以將色譜分析儀脫氣與診斷故障氣體濃度結合，在自動分析裝置中完成自動化診斷。尤其應當注意的是，當試驗出現某些非故障的客觀因素所造成的異常數據時，應及時予以識別，避免產生誤判。

3.3 診斷油色譜的新發展

隨著現代科技的不斷創新和迅速發展，變壓器使用單位在設備檢修方面也引進了先進設備和專業技術。當前診斷變壓器油色譜的發展方向之一，便是人工智能化。通過智能軟件分析，能夠及時地診斷出變壓器存在的隱患及異常情況；高效地確定變壓器出現故障的具體原因，進行及時維修和有效處理，增強了故障處理的準確性。例如，由于設備內部鐵芯的硅鋼片發生短路，導致某些金屬元素的含量顯示不同，對變壓器的安全造成不利影響。面對這種情況，應當將變壓器進行吊芯。當油色譜出現異常時，考慮潛油泵是否出現異常故障。潛油泵可能存在局部過熱或升溫過快的情況，非常容易導致所接觸的部分油出現裂解，這將嚴重阻礙變壓器的設備性能和日常工作。目前，超聲波監測法也得到了極大發展。這種診斷方法能夠及時、準確的辨別潛油泵的故障原因及具體部位。使用超聲波的檢測方法，能夠增強變壓器運行的穩定性。應注意變壓器的金屬渣粒對潛油泵電機造成的影響，制定替代方案，當潛油泵產生異常時，采取替代方案保證其正常運作，對潛油泵進行具體分析和處理。要想依照色譜數據來精確、高效地診斷出變壓器的故障類型，檢修人員必須具有豐富的工作經驗和熟練的操作能力，且要對變壓器故障等方面的專業知識非常熟悉，而這在現實操作中是難以做到的。因此引進變壓器故障診斷專家系統，對檢測油色譜異常具有很大助益。

油色譜檢測是保障變壓器安全運轉的必要工作之一，雖然在早期故障檢查中分析變壓器油的故障氣體非常便捷并行之有效，但存在著準確性不高的缺陷，甚至會導致誤判的情況出現。所以，將油色譜異常檢測與電氣試驗并用，是實時監測變壓器變化的可靠方法。另外，對于如何將油色譜診斷變壓器故障的檢測方法自動化、故障及時上報等，還需要與其他診斷方法相結合。只有在實際操作中不斷探索，才能真正提高錯誤數據的識別能力，減少誤判的概率。還要建議變壓器使用單位，在設備運行過程中應注重定期和不定期的現場巡檢、全面排查，指定專門的工作人員進行科學診斷和實時監測，通過人為檢測盡可能將突發事件概率降到最低。

4 結語

油色譜出現異常情況，便意味著變壓器出現了故障。當前，油色譜分析法是檢測變壓器是否出現故障、得以廣泛應用的方法之一，可直接、便捷地診斷出變壓器是否出現故障、故障類型以及故障的嚴重情況。如今，油色譜診斷技術也得到了極大發展，引進診斷專家系統、結合電氣試驗等，將對檢測油色譜異常的準確性提高具有重要意義。

[1]王廷玲．220kV主變壓器油色譜異常原因分析及故障處理[J]．民營科技，2013，（2）.

[2]楊偉星，李強，劉馳程，等．秦山第二核電廠主變壓器油色譜異常分析與處理[J]．電氣制造，2013，（8）.

[3]孫宏中．主變壓器油色譜異常分析及處理[J]．安徽電氣工程職業技術學院學報，2006，（9）.

（責任編輯：蔣建華）

TM407

1009-2374（2017）12-0093-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.048

吳麗霞（1988-），江西贛州人，國網江西省電力公司吉安供電分公司工程師，研究方向：電氣試驗。

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