马海军 马梦鸽 张君浩 徐雅新 马继元 郑斌

摘要：变压器的运行质量关系着整个系统的安全性和稳定性，虽然近年来对提高变压器运行质量的研究不断增加，但仍然无法完全避免变压器故障的发生。可以从加强变压器故障诊断的角度着手，提高变压器故障的处理效率，最大程度减少变压器故障造成的不良影响。在变压器故障诊断技术中，油色谱诊断技术的优越性较高，不仅能够根据变压器的运行状态及时发现异常问题，还能够快速和准确的诊断变压器的故障类型与产生原因，为变压器故障处理提供科学依据，可以采取更加科学有效的措施解决故障问题。还可以根据诊断经验，制定科学的防范措施，避免变压器故障的再次发生。所以对变压器故障油色谱诊断技术的研究有着重要的现实意义，有利于变压器运行质量的提高。

关键词：变压器;油色谱;诊断技术

引言

变压器故障油色谱诊断技术需要采用油色谱分析仪进行，可以对变压器的放电和过热等现象进行准确的检测，能够尽快发现潜在的异常情况，掌握变压器故障的实际情况。尤其是造成变压器故障发生的因素较为复杂，导致变压器故障类型较多，如果无法明确变压器故障的影响因素和类型，将大大增加变压器故障的处理难度，降低变压器故障的处理效率，甚至造成变压器故障影响范围的扩大和影响程度的加剧。加强对油色谱诊断技术的了解能够充分提高其技术优势，为变压器的良好运行提供更强的技术保障。

一、油色谱诊断技术的重要性

通常在进行变压器故障检测时，需要保证变压器处于停止运行的状态，但部分运行异常在停止状态下难以被检测到，这就导致部分变压器运行问题无法被及时发现。当存在问题的变压器继续运行后，潜在的运行问题就会导致变压器故障，对整个运行系统造成较大的不良影响，对变压器的使用寿命也会造成损伤。油色谱诊断技术可以在变压器保持运行的状态下，对变压器的运行情况进行全方位的检测，只需要提取适当的油样，按照诊断技术要求进行分析就可以掌握准确的检测结果，及时发现潜在的故障隐患，并采取适当的措施进行处理，避免问题的扩大化。基于以往的诊断经验和诊断结果来看，油色谱诊断技术的准确率极高，可以达到保障变压器运行安全的理想效果。

二、变压器故障分析

1、故障条件下产气种类

变压器经过长期运行后，存在油中气体含量和空气溶解平衡的情况，就会有较多气体成分在变压器油内，气体成分的构成也较为复杂，通常以氮气为主，能够达到总体的70%左右，其次是氧气，能够达到总体的30%左右，其他少量气体成分包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷和烃气等。当电故障或热故障点的温度还在持续增加时，特征气体会根据氧气、氮气、二氧化碳和烃气等键能顺序产生。

2、故障类型

热故障和电故障在变压器故障中最为常见，具有不同的故障特点。热故障会造成大量烃类气体的产生，可以根据温度划分成不同类型，其中低温过热是指300℃以下的热故障，中温过热是指300-700℃内的热故障，高温过热是指700℃以上的热故障。通常在150℃以下的低温过热故障是由于超负荷导致的，而其他过热故障的原因更为复杂，通常以电导体过流、电导体焊接、铁芯短路、铁芯接地和开关触头、冷却油道堵塞等原因相关。

电故障产生的气体种类较多，主要以氢气、甲烷和乙炔气体最多。当变压器产生异常放电行为就可以诊断为电故障，根据异常放电行为的不同可以分为不同电故障类型，以局部放电、火花放电和电弧放电最为常见。在产生局部放电时，放电形式外部表现较为隐蔽，放电时间较长，放电能量也较低。在产生火花放电时，最常见于导线连线不良位置的放电，放电频率为间歇性，会导致气体继电器发出示警。在产生电弧放电时，放电现象较为突然和剧烈，继电器会直接发生跳闸现象。变压器故障产生的气体还会受到其他故障因素影响，包括绝缘材料老化故障以一氧化碳和二氧化碳气体为主，变压器内部受潮故障以氢气为主。

三、变压器故障油色谱诊断技术实验数据

油色谱诊断技术需要大量的实验数据作为诊断依据，尤其是特征气体的含量注意值和产气速率的数据，对诊断准确性的影响较大。主要在于变压器和电抗器设备包括氢气、乙炔和总炔等气体组分，特征气体含量在投运前的注意值分别为30、0和20。当运行条件为220kV时，注意值分别为150、5和150;当运行条件为330kV时，注意值分别为150、1和150。套管设备包括氢气、乙炔、总炔和甲烷等气体组分，特征气体含量在投运前的注意值分别为150、0和150，不需要对甲烷进行考核。当运行条件为220kV时，注意值分别为500、2和100，不需要对总炔进行考核。当运行条件为330kV时，注意值分别为500、1和100，不需要对总炔进行考核。

特征气体的绝对产气速率和相对产气速率都是特征气体产气速率的重要指标，需要根据科学的计算方式对绝对产气速率和相对产气速率进行分别计算。绝对产气速率需要对两次取样气体含量差值进行计算，两次取样的时间间隔比值也需要计算，再与设备的总油量比油密度的值相乘。相对产气速率需要对两次取样气体含量差值与单次取样气体含量相比进行计算，再与两次取样的时间间隔比值相乘，最后与百分比相乘。

四、变压器故障油色谱诊断评估

1、故障判断

变压器的气体组分最为明显，可以根据气体组分的情况对故障性质进行诊断。比如氢气含量较大时，可诊断为变压器内部受潮故障;氢气和甲烷含量较大时，可诊断为低能量放电故障;当乙烷为主的总炔类气体含量较大时，可诊断为电弧或火花放电故障;当一氧化碳和二氧化碳含量较大时，可诊断为故障中有绝缘介质相伴，包括绝缘老化或变压器内部油氧化等。但在进行诊断过程中，还需要结合其他故障表现进行综合诊断，才能够确保诊断的准确性。

2、故障程度判断

对故障程度的诊断会对后续的故障处理造成较大的影响，可以根据气体组分的含量情况进行故障程度的准确诊断。比如当故障较为严重时，特征气体含量注意值能够超过5倍以上。由于故障往往处于不确定性的发展状态中，可以通过气体产生速率和含量等数据进行故障发展趋势的诊断，有助于更具针对性和有效性的故障处理措施和变压器检测周期制定，避免故障的快速恶化。

3、故障类型判断

故障类型的判断需要综合多方面的信息才能够得到较为准确的结果，部分故障類型具有较多的相似表现，但仍然存在其他表现的差异，可以通过对差异表现的分析提高故障类型判断的准确率。还可以采用科学的故障类型判断方法进行判断，常见的判断方法包括双比值法和三比值法，可以根据实际情况采用不同的方法。

（1）双比值法判定

双比值法对热故障、电故障和绝缘故障都可以达到较高的判定准确率。在热故障判定中，温度产气组分作为主要的判定依据，包括乙烷和乙烯的比值等。在电故障中，根据气故障产气组分比值作为判定依据，比如乙烷乙炔的比值在3以下时，就能够判定为高能量放电表现。在绝缘故障中，二氧化碳和一氧化碳的比值作为主要依据，比如当比值达到7以上时，可以判定为绝缘老化故障;当比值在3-7中间时，可以判定绝缘状态正常。

（2）三比值法判定

三比值包括乙炔和乙烯、甲烷和氢气、乙烯和乙炔的比值，通过不同比值可以进行不同故障类型的判定。但需要确定气体含量和产气速率达到了注意值以后，才可以采用三比指法进行判定。

结语

变压器在长期运行情况下，会受到较多因素的影响产生不同的故障，油色谱诊断技术可以根据油样分析数据，对具体的故障类型和产生原因进行诊断，具有较高的诊断准确率和诊断效率。但仍然需要加强对油色谱诊断技术的了解，提高油色谱诊断技术的水平，才能够确保油色谱诊断技术达到理想的诊断效果。

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