变压器油色谱异常原因分析及处理对策

变压器油色谱异常原因分析及处理对策

罗康顺

云南电网有限责任公司玉溪供电局云南玉溪653100

摘要：变电设备运行使用时间过长或检修不彻底等都可能引发设备故障问题，为进一步提升变电设备的实际运行效率，通过油色谱对变压主体油进行检测，能够及时的对特征气体数值进行检测，便于排查异常情况，提升设备状态检测的工作质量。气相色谱分(DGA)是当前阶段准确率较高、灵敏度较强的一种变压设备检测手段，基于此，本文通过分析实际案例，对色谱分析的方法与设备异常处理对策进行系统的分析。

关键词：特征气体；产气效率；气相监测

变压设备的油色谱检测分析属于油浸式变压设备的重要检测方式之一，可以及时发现变压器内部出现的过电、过热情况，为故障类型、故障点的推断提供可靠的数据基础。试样中特征气体的浓度、比值大于注意值时，变电设备极可能存在异常问题，需要进行检修。

一、通过油色谱对变压器运行情况进行检测的方法与故障判断特征

1、基于油色谱进行故障判定的主要特征

基于油色谱进行变压器运行状况的检测特征主要包含三个方面，即气体的浓度、相对产气效率与绝对产气效率。

（1）气体浓度特征

一般情况下，变压器由于受到热力与电力的共同作用，会在运行过程中产生氢气、碳化合物以及烃类气体等成分。当变压器出现故障问题时，产生的气体速度会明显加快，特征气体的实际浓度检测能够对变压器是否正常运行进行简单的判定，通过实践经验总结出了特殊气体浓度与设备故障之间的注意值（如表1）。

表1变压器气体浓度的临界注意值列表

（2）绝对、相对产气速率

变压器出现潜伏性问题时，气体浓度变化情况并不明显，但产气速率会发生一定的变化，可以以此为基础对机械运行情况进行判断。产气速率特征分为绝对性的与相对性的。结合实践经验，当总烃气体的相对速率超出10%时，就应该对变压设备进行检测，但如果总烃气体的起始值相对较低时，需要结合设备实际故障特征进行判定。当变压设备被判定为故障时，维修小组可以依照不同表现特征对故障类型进行判断。常见的故障判定类型有两种：特征气体以及比值法。比值法分为有编码、无编码两类。

2、气相色谱故障检测原理

气相色谱故障分析是通过物理分离方法对混合物质进行分离，通过成分分析故障的一种方法。两相间的物质分配均衡时，通过分配系数变化，测试物质不同相之间的浓度比值，对故障问题进行分析。具体来讲，当试样物质被携带流过已经填充完成后的相色谱柱过程中，试样与固定相发生解析、吸附等作用，使分子发生分离。实际判定步骤如下：首先，判定设备是否发生故障；其次，结合故障特征推定故障类型；第三，诊断设备故障实际情况；最后，针对故障问题提出解决方法。

3、气相色谱法的技术应用

变压器的故障现象通常表现为局部过热、放电等情况，导致绝缘油、保护层等分解产生特殊气体。变压器故障程度的不同，产生特殊气体的浓度、速率以及比例也有所差异。通常情况下，设备维护管理小组需要定期进行气相色谱检测，来确定变压设备的阶段性运行情况。首先，油气检测人员需要在变压器抽取气体样本，然后注入色谱仪，通过仪器对物质样本进行检测，输出结果。实验人员将检测结果与参考值进行对比。色谱仪对样本的检测通常通过曲线表现出来，形成色谱峰，观察峰高与面积，可以对样品中的气体浓度、比值进行测定。

4、气相监测法

传统色谱检测法需要对变压油中的气体进行检测分析，应用的技术手段较为复杂，对检测人员的专业水平要求较高，突发性故障的检测与潜伏性故障测评等工作存在漏洞。针对该种情况，一些国家深入研究检测技术，通过直接在气体中安置分析装备，来对气体变化情况进行动态监测，取得了一定的成效。

二、油色谱故障分析的实践案例

1、变压器故障案例

某变电站在十月中旬进行电压调整过程中，值班工作人员发现变电设备有流水样的异常声音，但并没有进行断电保护。检修人员对变压设备进行系统故障排查，通过绝缘试验、直流电阻试验等方法进行检测。其中绝缘检测结果表明一切数值正常；直流电阻通过高压、中压、低压三个阶段的试验，也没有异常状况；高压试验的所有测试项目表明变电设备运行正常。检修小组利用油化验进行色谱检测分析，结果如表2所示，两次取样检测间隔12h，数值变化不明显。分析表2可知，色谱取样分析结果超出注意值，变压器存在异常问题。

表2取样检测的色谱试验数值

2、色谱数据异常分析

结合表2数据可知，变压设备在调整电压之前运行状态正常，但绝缘部分出现部分老化情况，主要是由于变压器运行时间过长，内部不存在异常问题。在调整电压后，油色谱数值出现异常变化，因此故障原因应该与电压的调整相关。变压设备安装的是M型调压开关，分为选择开关以及切换开关。其中选择开关安装在变压设备的本体油中，因此可能在调压过程中出现问题。依照高压试验的数值变化，变电器的绕组部分无异常；油色谱试验中，检测出油中存在电弧放电的问题，依照比值法进行特征气体分析，可以判定故障类型为电弧放电；色谱实验结果表明特征气体中CO与CO2含量正常，绝缘材料基本没有进行固体分解情况。

3、确定故障原因

放电原因只可能是有载调压开关渗漏或动作不正确造成的；C2H2/H2=0.4＜2，认为不应是有载开关渗漏造成的。有载开关某项动作顺序可能发生了改变，造成选择开关在动作过程中发生电弧放电，由此可以判断油中大量C2H2的产生是由于有载调压开关的选择开关的动作顺序不正确所致，即在动作过程产生电弧放电，在弧道中产生了大量C2H2和H2，而次要气体是CH4和C2H4，这又反过来证明故障类型是油中电弧放电，在变压器油中发生电弧放电的元件只能是有载开关。

4、变压设备故障的处理方法

对此决定放油进入本体内查看放电情况，从人孔进入本体内发现A相9b转换开关处有电弧烧伤，绕组没有发现异常。根据当时的具体情况，决定变压器的有载开关不调整情况下，变压器可以带电运行，同时加强油色谱的监测。变压设备存在的C2H2等气体，主要是由于时间原因滤油不彻底，设备内遗留大量的成分气体。试验结果及运行时间再次说明绕组及固体绝缘部分没有发生放电故障，上述利用色谱分析判断故障的方法是有效而可靠的。

结语：通过油色谱的方法对变压设备进行状态监测、故障排查等工作，可以及时的对故障点进行分析，具备较高的准确性。如果色谱实验显示检测试样数值超标时，应综合特征气体的比值、浓度、生产速率等因素，对变压设备的运行情况进行综合判定，及时辨别故障类型，进行专业的检修，保障变电设备的健康、稳定状态。

参考文献：

[1]李予全,寇晓适,郑含博,等.有载分接开关油箱渗漏导致变压器油色谱数据异常诊断[J].中国电力,2017,50(3);

[2]高世德.变压器油色谱分析技术在预防主变潜伏性故障中的应用[J].上海电气技术,2016,9(2);

[3]武启燕.牵引变压器油色谱在线监测氢气超标问题分析[C]//中国铁道学会电气化委员会2017年年会及新技术研讨会论文集.2017.