油色谱分析在变压器故障诊断中的应用

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1、油色谱分析在变压器故障诊断中的应用摘要变压器油色谱分析是近年来兴起的一项新技术。它能够对变压器进行实时监测，通过采集变压器箱体内的少量油样，分析变压器油中溶解气体的组分和含量，并根据这些组分和含量来判断和检测变压器内部的潜伏性故障、故障性质及故障的大致部位，从中及时发现事故苗头。关键词油色谱故障诊断中图分类号：TM406文献标识码：A1油色谱分析检测变压器故障的原理1.1油色谱分析方法的应用变压器的绝缘测试（包括绝缘电阻、吸收比、介损、泄漏电流和交流耐压试验等），都需要变压器退出运行，设备停电才能进行。因受停电机会的限

2、制，变压器内部故障往往不能被及时发现。而且这些常规的绝缘试验也难于发现设备内部的潜伏性故障。色谱分析的最大优点是预测故障和检测故障均不要求变压器停电，只需从带电运行的变压器中提取少量油样，即可进行分析和检测变压器内部是否存在故障及故障的严重程度。实践证明，色谱分析检测潜伏性故障的灵敏度和有效性非常高，检查缺陷的准确率几乎是100%。1.2变压器故障时产气的种类6正常变压器油中气体含量与空气溶解形成平衡状态后，油中的含气量的主要成份是：O2（氧气）为28%左右，N2（氮气）为71%左右，CO2（二氧化碳）为0.3%左右，

3、另外还有较微量的烃类气体。当变压器内部发生故障时，由于油和绝缘纤维质的固体绝缘材料在电和热的作用下，将分解出故障性气体，通常这些故障性气体（称为特征气体）种类包括：H2（氢气）、CH4（甲烷）、C2H6（乙烷）、C2H4（乙烯）、C2H2（乙炔）、CO（一氧化碳）和CO2（二氧化碳）七种气体，其中CH4、C2H6、C2H4和C2H2四种烃类气体称为总烃。根据绝缘油热分解的原理，随着电或热故障点处的温度（释放能量）的升高，这些特征气体的产生是有一定顺序的，它们是依次产生的，即产气的顺序是CH4、C2H6、C2H4和C2H

4、2。另外，在各种故障的热分解中，总是首先有H2伴随产生，低能故障时产气是以H2和CH4为主。1.3变压器内部故障类型及发生部位变压器内部故障的类型分热故障和电故障两大类。（1）热故障分低温过热（300℃以下）、中温过热（300℃-700℃）和高温过热（700℃以上）故障。低温过热又分150℃以下的低温过热和300℃以下的低温过热。150℃以下的低温过热通常是由于急救性负载造成的过负荷，致使绝缘导线的过热。（2）电故障主要指放电现象，放电包括电弧放电、火花放电两类。6①电弧放电故障多发生在匝间、层间和段间的绝缘击穿、引线

5、断裂、对地闪络、分接开关等部位。电弧放电属较严重的放电现象，这种放电现象大都是突然发生，表现剧烈，多引起气体继电器的跳闸动作。②火花放电故障多发生在引线及导线连接处、引线接触（包括分接开关触头）不良处、悬浮导体对地间、铁心接地不良处等裸金属部位。火花放电属中度放电现象，这种放电主要表现形式是间歇性放电，在较长的时间内不断发生，会频繁引起气体继电器的产气报警。2油色谱分析用试验数据按《导则》规定，油色谱分析的数据主要有：变压器投运前及运行中的油中溶解气体含量要求和注意值、三比值编码规则及故障类型判断方法。特征气体的含量要

6、求和注意值规定如表1所示，三比值编码规定如表2所示。表1：特征气体在投运前含量要求及运行中的注意值（�eL/L）3变压器故障的分析与判断3.1故障性质的判断根据所产生的特征气体组分来判断故障的性质。①产气以H2为主：主要是受潮；②产气总烃以CH4为主，并伴有H2产生：属低能量、低密度的局部放电；6③产气有C2H2发生：为电弧放电和火花放电所致；④产气总烃以C2H4为主：为过热性故障所致。3.2故障严重程度的判断根据油色谱分析用试验数据，可以判断故障严重程度。如根据产生的特征气体各组分含量的多少，可判断故障的严重程度。当

7、特征气体超过5倍注意值时，可判断为严重故障。3.3故障类型的分析判断对以上故障类型的判断方法通常采用三比值法。具体方法如下：三比值法是选用五种特征气体，即H2和四种烃类气休分别构成比值，将这些比值以不同的编码表示构成编码组，如表2所示。再将故障类型和性质与编码组形成对应关系，用此编码组来分析判定故障类型。（这些数据均由计算机内部分析并自动显示结果）。表2：三比值编码规则表3.4造成误判断的非故障原因在故障分析判断时，需要注意气体是故障性来源，还是非故障性来源，往往非故障性气体的来源会带来误判，为此需要十分注意变压器的安

8、装及运行情况条件，正确区分气体的来源，以免造成误判，经常造成误判的原因具体如下。（1）属于变压器结构上的原因有：6①有载分接开关油室与变压器主体间连通发生内渗，造成C2H2单纯性增长的误判，此时其它烃类气体较少。②使用不稳定的绝缘材料，早期分解使CO或H2含量发生单纯性增长。③全密封箱沿焊死结构变压器.在制造加工时箱沿焊装造成的箱