電力變壓器故障油色譜分析

    變壓器油色譜分析技術已經成為發現油浸變壓器早期故障隱患、故障后分析故障性質與部位等的有效手段之一，油浸變壓器的狀態檢修完全能夠以油色譜數據作為依據。

　　試驗對變壓器定期進行油色譜分析是非常必要也是非常重要的，它可以在不停電的情況下迅速有效地發現變壓器內部的潛伏性故障及缺陷。特別是對過熱性、放電性和絕緣破壞性故障等，不管故障發生在變壓器的什么部位，都能很好地反映出來。氣相色譜法也有一定的局限性，如很難判斷故障的準確部位，甚至還會由于誤判而造成不必要的檢修。

　　1 油色譜分析的原理變壓器大多采用油紙復合絕緣，當內部發生潛伏性故障時，油紙會因受熱分解產生烴類氣體。含有不同化學鍵結構的碳氫化合物有著不同的熱穩定性，絕緣油隨著故障點的溫度升高依次裂解產生烷烴、烯烴和炔烴。在正常情況下，充油電氣設備內的絕緣油及有機絕緣材料，在過熱或電的作用下會逐漸老化和分解，產生少量的低分子烴類氣體和一氧化碳及二氧化碳氣體，這些氣體大部分溶解于油中。當充油電氣設備內部存在潛伏性過熱和放電性故障時，就會加快這些氣體的產生速度，隨著故障的發展，分解出的氣體形成氣泡在油中對流、擴散，并不斷溶解在油中。故障氣體的組成及含量與故障類型和故障嚴重程度關系密切。因此，在變壓器、互感器等充油設備運行過程中，定期做油的色譜分析，能盡早發現設備內部的潛伏性故障，以避免設備發生故障或造成更大的損失。

　　2 變壓器故障類型分析變壓器故障類型包括：過熱、放電和絕緣受潮3種類型。

　　（1）設備絕緣性不好，起不到保護變壓器的作用，有可能導致設備過熱引起故障。起不到很好的保護設備的作用，導致絕緣材料迅速的分解。具體過熱性的故障類型還可以分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱。

　　（2）放電性原因是設備內部出現了產生電的效應，分為高能量放電（電弧放電）、低能量放電（火花放電）和局部放電，這是按照生電效應的強弱劃分為三種形式。下面介紹各自故障的特征：1）高能量放電（電弧放電）：高能量放電是指線圈匝間、層間絕緣擊穿，過電壓引起內部閃絡，引線斷裂 引起的閃絡，分接開關飛弧和電容屏擊穿等引起電弧放電故障。這類故障產氣急劇，產氣量大。其故障特征氣體主要是乙炔（占總烴20%～70%）和氫氣，其次是乙烯和甲烷。由于故障能量較大，所以總烴很高。如果涉及固體絕緣一氧化碳也相對較高；2）低能量放電（火花放電）：這是一種間歇性的放電故障。如鐵心片之間、鐵心接地不良、鐵心與穿心螺絲接觸不良等造成的電位懸浮放電。其主要氣體成份也是乙炔和氫氣，其次是乙烯和甲烷氣體。但由于故障能量較小，一般總烴不太高；3）局部放電故障：常發生在油浸紙絕緣中的氣體空穴內或懸浮帶電體的空間內，該類放電產生的特征氣體是氫氣，其次是甲烷，當放電能量密度高時，也會產生少量的乙炔氣體，一般不超過2%。無論是哪一種放電，只要有固體絕緣介入時，都會產生一氧化碳和二氧化碳氣體。

　　（3）絕緣設備變質性能低下不能起到很好的保護作用時候，變壓器會因此受潮出故障，這時候的特征氣體變現為 H2 的含量比較高，其他特征氣體的含量不會有太大明顯的變化，但是這個時候要注意芳烴的含量，因為芳烴本身具有“抗析氣”的特性，要考慮到不同牌號油的含有芳烴的多少是不相同的，作用在電場下所產生的氣體含量也是不一樣的，在分析診斷故障類型的時候要注意這些因素的存在。

　　3 變壓器油色譜分析試驗步驟與方法3.1 取油樣方法一般對于變壓器油色譜分析試驗可在設備運行時進行取油樣。取樣前要保證設備不存在負壓的狀況。取油樣使用的玻璃注射器必須經密封檢查試驗合格，取樣時從設備下部的取樣閥門取油樣，在特殊情況下，也可以從其他取樣部位取樣，但是所取的油樣必須能夠代表油箱本體的油。設備上的取樣閥門須完全符合全密封取樣方式的要求。取樣前要排除管路內的“死油”和空氣，同時用設備本體中的油沖洗管路。取樣時要防止氣泡生成。對大油量的變壓器取油樣采用100mL玻璃注射器（記作B），采樣量為50～80mL。整個過程要盡量隔絕空氣。對于無較強油循環的設備，應充分考慮氣體在油中擴散的影響，需在試驗后隔一段時間后再進行取樣。

　　3.2 脫氣方法及取氣方法脫氣方法可采用機械振蕩法。步驟如下：以5mL玻璃注射器A 作為貯氣玻璃注射器，用少量試油沖洗器筒內壁1～2次后，取試油0.5mL，立即用橡膠封帽密封，插入雙頭針頭，保持針頭垂直向上。將注射器內的空氣和試油緩緩排出，使試油充滿注射器內壁縫隙而不致殘存空氣。將注射器B中的油樣調節至40.0mL（V1），立即用橡膠封帽密封（密封前封帽內的空氣用手動或是通過填充試油的方法擠出）。取5mL玻璃注射器（記作 C），用氣體 N2 清洗 1～2 次，排除空氣，準確抽取5.0mLN2，將 N2緩慢注入注射器B內。

　　將注射器 B放在振蕩器的振盤上（注射器B的頭部要比尾部高約5°），恒溫定時。啟動振蕩器，持續振蕩 20min，然后靜止10min（室溫在10℃以下時，振蕩前，注射器B要進行適當的預熱）。將注射器B取出，立即將注射器B中平衡氣體采用微正壓法轉移到注射器A內。靜置2min，讀數 Vg（準確至 0.1mL）。

　　3.3 標樣的制作儀器采用外標法進行標定。用1mL玻璃注射器D抽取已知組分濃度 Cis 的標準混合氣 0.5ml（或 1mL）進行標定，記錄各組分的峰面積 Ais （或峰高 his）。重復操作至少兩次，標定的重復性應在其平均值的±2%以內，取平均值。

　　3.4 樣品分析用1mL 玻璃注射器（記作D）從注射器A中準確抽取樣品氣體0.5mL（或 1mL），進樣分析。量取所得色譜圖上各組分的峰面積 Ais（或峰高his），重復脫氣操作兩次，取其平均值。儀器標定與樣品分析所用進樣注射器以及進樣體積應相同。