大型變壓器油色譜異常原因及處理措施分析

吳麗霞

（國(guó)網(wǎng)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(guó)網(wǎng)江西省電力公司吉安供電分公司，江西 吉安 343000）

在電力系統(tǒng)之中，變壓器發(fā)揮著無(wú)可替代的作用，因此定期檢修、保障變壓器正常運(yùn)行至關(guān)重要。文章通過(guò)對(duì)變壓器油色譜異常的情況和原因進(jìn)行分析，提出相應(yīng)具有針對(duì)性的處理措施，希望能為解決電力變壓器的故障問(wèn)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(tǒng)；定期檢修

在電力系統(tǒng)之中，變壓器是投入成本最高、最具有重要性的設(shè)備之一，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行之中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。一旦存在隱患甚至出現(xiàn)異常狀況，將對(duì)電力系統(tǒng)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(cè)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(yùn)行狀況對(duì)整個(gè)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有舉足輕重的作用。要想維持變壓器正常運(yùn)作，堅(jiān)持日常檢查和預(yù)知性維修是非常重要的環(huán)節(jié)，這不僅對(duì)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，還對(duì)下一階段的檢修工作提供了重要參考。但在現(xiàn)實(shí)操作中，相關(guān)的檢修工作困難重重。一方面，排查、維修變壓器相關(guān)的工作不僅工作量龐大，而且操作復(fù)雜，對(duì)工作人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平都提出了極高的要求；另一方面，特別是由于變壓器對(duì)電廠安全、維持正常運(yùn)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(yīng)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(guò)檢測(cè)油色譜是否異常來(lái)診斷大型變壓器是否出現(xiàn)故障的方法便應(yīng)運(yùn)而生。變壓器出現(xiàn)故障，往往都是通過(guò)油色譜異常反映出來(lái)的。設(shè)備故障、人工操作失誤等方面的客觀因素，都會(huì)誘發(fā)油色譜出現(xiàn)異常情況。根據(jù)這一原理可知，對(duì)油色譜進(jìn)行觀測(cè)，能夠非常直觀地得知變壓器的異常情況。根據(jù)油色譜，檢修人員能夠迅速做出判斷，對(duì)出現(xiàn)異常的變壓器開(kāi)展排查，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)循環(huán)電流問(wèn)題，通過(guò)局部停電檢查，診斷出油色譜出現(xiàn)異常的區(qū)域以及異常產(chǎn)生的緣由。因此，利用油色譜的變化對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)更具有可操作性，且更為直接和便捷，對(duì)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(dǎo)致油色譜異常的原因多種多樣。例如，設(shè)備的制造工藝質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)（如鐵芯結(jié)構(gòu)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(dǎo)致絕緣差，致使局部過(guò)熱、發(fā)生碳化；軸承破損導(dǎo)致金屬粉粒、潛油泵出現(xiàn)異常、局部短路導(dǎo)致變壓器油過(guò)熱等。

變壓器油色譜出現(xiàn)異常，便意味著變壓器出現(xiàn)了潛在危險(xiǎn)或故障。通常情況下，變壓器在發(fā)生故障之前，設(shè)備內(nèi)部已經(jīng)過(guò)了一系列聲、光、熱的反應(yīng)。當(dāng)變壓器產(chǎn)生局部放電、過(guò)熱、氧化等異?，F(xiàn)象時(shí)，其中的絕緣介質(zhì)——絕緣油以及固體絕緣體將會(huì)慢慢發(fā)生劣化，并通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)裂解為各種故障氣體。這些氣體在絕緣油中慢慢溶解，且產(chǎn)生和溶解速率隨著設(shè)備內(nèi)部的溫度上升而提高。因此溶解氣體的產(chǎn)生速率、組分及含量，與變壓器的故障類型及嚴(yán)重程度有著密不可分的關(guān)系。由此可知，根據(jù)故障氣體的相關(guān)參數(shù)推斷設(shè)備內(nèi)的異常情況以及發(fā)展趨勢(shì)，可對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行診斷。

根據(jù)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(nèi)部運(yùn)行出現(xiàn)了故障。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能量，決定了故障氣體的產(chǎn)生速率、組分及含量變化。當(dāng)變壓器油是因受熱而分解時(shí)，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)的能量將會(huì)促使某些C-C鍵、C-H鍵出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而產(chǎn)生了烴類低分子氣體（如CH4、C2H6、C3H8）和氫氣。而當(dāng)變壓器油是因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)部放電而引起分解時(shí)，形成的氣體中還應(yīng)包括乙炔；第二，固體絕緣體的絕緣性下降。當(dāng)變壓器的絕緣體（如絕緣紙板）受熱時(shí)，故障區(qū)域內(nèi)的絕緣電介質(zhì)將會(huì)產(chǎn)生裂化分解現(xiàn)象，這種情況下主要產(chǎn)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(xiàn)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(duì)變壓器油色譜的檢測(cè)方法，一般是對(duì)比兩相中溶解氣體組分在分配系數(shù)上的差異。在流動(dòng)相和固定相的介質(zhì)中，氣體組分在移動(dòng)中多次分配，進(jìn)而產(chǎn)生了具有差異的分配系數(shù)，利用這個(gè)原理便可進(jìn)行檢測(cè)和分析。目前，電力企業(yè)通常實(shí)施預(yù)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(chǎn)生速率，及時(shí)檢查設(shè)備內(nèi)的隱患和異常情況。這便是油色譜檢測(cè)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(jìn)而診斷變壓器設(shè)備是否具有潛在性危險(xiǎn)及故障，判斷故障類型及故障區(qū)域。這種診斷技術(shù)具有快速準(zhǔn)確、安全經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，能夠高效地識(shí)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(dāng)前檢測(cè)變壓器故障的應(yīng)用最為廣泛的方法之一，為相關(guān)人員開(kāi)展檢修工作提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的信息。

目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)多年的技術(shù)創(chuàng)新，已發(fā)展出了多種診斷系統(tǒng)和智能檢測(cè)法，如以故障氣體特征（如氣體種類、含量等）為基礎(chǔ)的檢測(cè)法、三比值法等，準(zhǔn)確度皆高達(dá)90%左右。在這些方法中，油色譜在線檢測(cè)法于行業(yè)中得到了廣泛采用。與離線檢測(cè)相比，這種在線檢測(cè)方法最突出的優(yōu)勢(shì)便在于，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，在發(fā)生異常的前期階段便可以迅速做出反應(yīng)，自動(dòng)對(duì)比氣體組分，檢測(cè)判斷是否存在隱患或者出現(xiàn)故障，尤其是對(duì)局部放電和過(guò)熱等常見(jiàn)問(wèn)題的排查具有很大助益。這種方法避免了被變壓器工作場(chǎng)地的強(qiáng)電磁場(chǎng)影響的弊端，操作的可重復(fù)性也是它的一大優(yōu)勢(shì)。

3.2 油色譜分析技術(shù)的具體操作

在診斷故障之前，應(yīng)當(dāng)避免由于設(shè)備安裝、運(yùn)行工況等非故障因素所帶來(lái)的誤判現(xiàn)象。只有當(dāng)排除了設(shè)備之外的一切客觀因素，檢測(cè)結(jié)果才能具有真正的準(zhǔn)確性和說(shuō)服力。因此應(yīng)事先檢查變壓器的制造和結(jié)構(gòu)，如是否密封、是否出現(xiàn)滲漏、最初的出廠色譜分析；新設(shè)備保護(hù)所用的二氧化碳?xì)怏w是否已排盡等。在觀察油色譜時(shí)，應(yīng)注意盡量讓變壓器保持空載狀態(tài)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下的檢查效果往往更加精準(zhǔn)，可以更高效地排查出故障點(diǎn)。

如前文所言，變壓器的故障類型與故障氣體的產(chǎn)生速度、組分及含量變化具有直接的聯(lián)系。因此可以通過(guò)檢測(cè)氣體成分、含量高低等來(lái)判斷變壓器的隱患或故障，并進(jìn)行及時(shí)的分析跟蹤。在故障檢測(cè)過(guò)程時(shí)，通常首先要通過(guò)氣體含量、產(chǎn)氣速度這兩個(gè)數(shù)值識(shí)別變壓器是否存在隱患或異常情況；再通過(guò)故障氣體成分組成、三比值法來(lái)分析故障類型、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨向等。為了避免油色譜分析在通常情況下復(fù)雜的試驗(yàn)工序，可以將色譜分析儀脫氣與診斷故障氣體濃度結(jié)合，在自動(dòng)分析裝置中完成自動(dòng)化診斷。尤其應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)試驗(yàn)出現(xiàn)某些非故障的客觀因素所造成的異常數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以識(shí)別，避免產(chǎn)生誤判。

3.3 診斷油色譜的新發(fā)展

隨著現(xiàn)代科技的不斷創(chuàng)新和迅速發(fā)展，變壓器使用單位在設(shè)備檢修方面也引進(jìn)了先進(jìn)設(shè)備和專業(yè)技術(shù)。當(dāng)前診斷變壓器油色譜的發(fā)展方向之一，便是人工智能化。通過(guò)智能軟件分析，能夠及時(shí)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(xiàn)故障的具體原因，進(jìn)行及時(shí)維修和有效處理，增強(qiáng)了故障處理的準(zhǔn)確性。例如，由于設(shè)備內(nèi)部鐵芯的硅鋼片發(fā)生短路，導(dǎo)致某些金屬元素的含量顯示不同，對(duì)變壓器的安全造成不利影響。面對(duì)這種情況，應(yīng)當(dāng)將變壓器進(jìn)行吊芯。當(dāng)油色譜出現(xiàn)異常時(shí)，考慮潛油泵是否出現(xiàn)異常故障。潛油泵可能存在局部過(guò)熱或升溫過(guò)快的情況，非常容易導(dǎo)致所接觸的部分油出現(xiàn)裂解，這將嚴(yán)重阻礙變壓器的設(shè)備性能和日常工作。目前，超聲波監(jiān)測(cè)法也得到了極大發(fā)展。這種診斷方法能夠及時(shí)、準(zhǔn)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(cè)方法，能夠增強(qiáng)變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性。應(yīng)注意變壓器的金屬渣粒對(duì)潛油泵電機(jī)造成的影響，制定替代方案，當(dāng)潛油泵產(chǎn)生異常時(shí)，采取替代方案保證其正常運(yùn)作，對(duì)潛油泵進(jìn)行具體分析和處理。要想依照色譜數(shù)據(jù)來(lái)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(jīng)驗(yàn)和熟練的操作能力，且要對(duì)變壓器故障等方面的專業(yè)知識(shí)非常熟悉，而這在現(xiàn)實(shí)操作中是難以做到的。因此引進(jìn)變壓器故障診斷專家系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)油色譜異常具有很大助益。

油色譜檢測(cè)是保障變壓器安全運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhǔn)確性不高的缺陷，甚至?xí)?dǎo)致誤判的情況出現(xiàn)。所以，將油色譜異常檢測(cè)與電氣試驗(yàn)并用，是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器變化的可靠方法。另外，對(duì)于如何將油色譜診斷變壓器故障的檢測(cè)方法自動(dòng)化、故障及時(shí)上報(bào)等，還需要與其他診斷方法相結(jié)合。只有在實(shí)際操作中不斷探索，才能真正提高錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的識(shí)別能力，減少誤判的概率。還要建議變壓器使用單位，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注重定期和不定期的現(xiàn)場(chǎng)巡檢、全面排查，指定專門的工作人員進(jìn)行科學(xué)診斷和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)人為檢測(cè)盡可能將突發(fā)事件概率降到最低。

4 結(jié)語(yǔ)

油色譜出現(xiàn)異常情況，便意味著變壓器出現(xiàn)了故障。當(dāng)前，油色譜分析法是檢測(cè)變壓器是否出現(xiàn)故障、得以廣泛應(yīng)用的方法之一，可直接、便捷地診斷出變壓器是否出現(xiàn)故障、故障類型以及故障的嚴(yán)重情況。如今，油色譜診斷技術(shù)也得到了極大發(fā)展，引進(jìn)診斷專家系統(tǒng)、結(jié)合電氣試驗(yàn)等，將對(duì)檢測(cè)油色譜異常的準(zhǔn)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(yíng)科技，2013，（2）.

[2]楊偉星，李強(qiáng)，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(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，（9）.

（責(zé)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(guó)網(wǎng)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(yàn)。

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