探讨变压器油化试验的分析与研究孔绍军

探讨变压器油化试验的分析与研究孔绍军

孔绍军

国网江西省电力有限公司分宜县供电分公司

摘要：变压器是电网正常运行的重要组成设备，其运行的稳定性至关重要，通过变压器油化试验，可通过变压器油判断变压器的运行状况，判断变压器故障，保障变压器的正常运行，故本文对变压器油化试验进行分析与研究，以加强变压器的稳定运行。

关键词：变压器；油化试验；故障

1变压器油的作用与性能

1.1变压器油的作用

变压器油是石油的一种分馏产物，由烷烃、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等化合物组成。变压器油具有重要作用。其本身绝缘强度较高，经过变压器油浸的材料，能够强化材料的绝缘效果。同时它具有良好的散热作用。变压器正常工作时，会产生较大的热量，如果不及时冷却，很可能造成铁芯和绕组油升温。变压器油可以将热量充分散发出来，保证变压器零部件温度正常。变压器油有导热性能，触头切换要产生电弧，通过变压器油对气体的分化作用，迅速促进电弧的熄灭。

1.2变压器油性能对变压器的影响

对变压器油的性能有一个充分的了解，有助于分析变压器性能。同时变压器油的质量优劣的变化，会直接影响到变压器的运行，可以更好地了解变压器油化试验的重要性。接下来简单分析变压器油的物理、化学和电气性能。

物理性能主要通过变压器油以下方面表现出来，如颜色、粘度、张力的变化。新变压器油颜色呈现出的是淡黄色，但它会根据使用时间的推移颜色逐渐变浓。颜色变浓表明油中的氧化物质大大增加，变压器油已经成为劣质油。粘度上的变化，一般情况下，优质油的粘度是在1.8恩氏内。随着时间的增加，油会变得劣质，其粘度会加大。变压器油粘度大于1.8恩氏，会影响到变压器本身的散热，缩短变压器的使用时间。张力的不断变化，一般通常情况下，优质油的表面张力可以达到35mN/m。随着运行时间的延长，油的反抗力就逐渐减小。这时候油的张力会降低到20以下，因为其中含有太多氧化物和醛等杂质。

化学性能是从油的化学性质方面进行分析，如酸价和pH值等。pH值是随着时间的延长而缩小的。纯净的优质油pH值大于5.6。当使用到一定时间，变压器油的值小于4的时候，变压器已经不能继续运行了。此外，酸价的变化也会影响变压器的运行。总的来说，有机酸和无机酸合称为酸价。酸价的变化方式与pH值不同。酸价增加，变压器危险性增加。变压器在多数情况下都是超负荷运行，酸价就会明显提高。但当酸价高于0.1的时候，变压器必须退出运行。

电气性能的变化主要包括介质的损失和击穿电压两种情况。介质损失在新变压器油中，其损失度低于0.01，但随着运行时间的延长，各种杂质化合物的增加，介质损失会越来越大。经常出现的情况是，变压器油中的水分含量超过万分之二的时候，变压器油的介质损失急剧上升。当介质损失达到0.3的时候，必须采取措施来处理这样的情况，否则容易出现重大事故。击穿电压是指在根据变压器油中含水量的变化而变化。击穿电压的值降低的情况下，说明变压器油的含水量在增加。当变压器油击穿电压的变化到一定值时候，必须对油进行处理，否则会增加设备运行的危险系数。

2.变压器油检测

通过对变压器油进行化验检测，就能够准确把握变压器的运行状态。一般采用交流试验电源AC-DC-AC的转换方式，可以减轻对波动的频率对测试结果的影响。内部标准为SF6充气三极式电容，一般的自然环境如温度、湿度的变化等都不会有影响。变压器油检测需要对机械杂质、游离碳、水分、酸值和pH值及耐压进行化验。

分析变压器油的物质，特别注意机械杂质。在化验过程中发现油出现了纤维、油泥或者其他杂质，需要及时清理。否则油道堵塞，杂质聚集烧坏变压器电圈。游离碳超标可能会造成变压器出现放电现象，需要及时采取措施处理。变压器油中的水分不能过量。过多的水分影响绝缘材料的使用期限，大大降低绝缘性，加快材料的老化速度，设备将在风险中运行。酸值在大于80℃的环境中，同样能够加速材料老化，造成变压器油绝缘性能降低，导电性能大增，直接影响绝缘材料的使用寿命。为确定变压器油中是否存在可燃性气体，需要定期对变压器油进行闪点测试。

3.变压器油化色谱试验与故障判断

3.1变压器油化色谱试验方法——三比值法

三比值法是基于罗杰斯比值法上发展而来。通过检测变压器油中的三对气体的比值，这三对气体分别是C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6。因为有自身的编码系统，比值不同代表的编码也不同，但利用比值可以通过编码系统查到变压器的故障，方便采取相应的措施。变压器油中的主要气体是来自空气中的氧气和氮气。由于在炼制和储藏过程中，变压器油会与气体接触，部分空气就溶解到油里。

变压器油化试验中需要特别注意两个方面的内容：一是检测到气体的含量是处于正常值域就可以不使用三比值法分析；二是在变压器油中检测到了所含气体量超标，同时气体含量在灵敏度极限值的10倍以上，简单分析变压器可能出现的症状情况，运用三比值法分析变压器内部存在的大问题。

3.2故障点部位判断

可燃气体溶解在变压器油中，当气体含量较大，产生气体的速度快，一般都是设备存在问题造成绝缘材料裂解。同时变压器油中存在着不同量的碳氢化合物，可能会因为电或者热的缘由造成C-H键和C-C键断裂，就会生成少量的氢原子和碳氢化合物自由基。通过化学反应后这些生成物可以重新组合，就形成了氢气和烃类气体，甲烷、乙烯等都属于这类气体。当发生较大故障时，其中的故障能量较大，可能形成游离气体，一些碳的固体物和聚合物将会沉积在设备的内部。不同比值对应的是不同类型的故障。三比值法数据为1、0、2。编码组合中，当C2H2/C2H4为0时，而CH4/H2为0和C2H4/C2H6为1时，判断的故障是低于150℃的低温过热，在变压器中表现为绝缘导线过热；而CH4/H2为2和C2H4/C2H6为0时，出现的是150℃～300℃的低温过热；而CH4/H2为2和C2H4/C2H6为1时，出现的是300℃～700℃的中温过热；而CH4/H2为0或1或2和C2H4/C2H6为2时，出现的是大于700℃的高温过热，在变压器中表现为其开关、接头、螺丝的接触不良。铁芯漏磁、局部短路和层间绝缘不良等情况；而CH4/H2为1和C2H4/C2H6为0的时候，判定为局部放电，由于湿度和含气量高引起变压器油中低能量密度的局部放电。

3.3变压器故障判断

经研究其结果显示，变压器结构绝缘物质通常是有机油性纸。如果变压器内部零部件出现损坏情况，绝缘油纸的温度会随着升高，最终会分解出气体。有机类物质在具有不同的化合键结构，并且它们的热稳定性的差别较大。油性绝缘纸随着温度的升高逐渐分解出烯烃、烷烃等不同气体。如果变压器处于正常工作状态，变压器的内部结构和油纸也会出现老化现象，还要释放出一氧化碳、二氧化碳之类的定量气体，气体可以溶解在变压器油中。但变压器中的温度一旦升高就会分解气体并且分解速度会伴随着变压器故障的发展而加快。同时，因为变压器故障的不同会分解出不同类型的气体。在变压器正常运行过程中，对变压器油进行定期检测分析结果，是判断设备是否存在故障的重要方法。

变压器内部存在放电故障的情况下，其主要指标是乙炔气体的含量。变压器在正常工作的过程中是不会产生乙炔这类气体。在变压器内部发现乙炔，就表明变压器已经出现故障。当发现变压器内部乙炔气体的含量大增且上升速度极快，该变压器就存在很严重的放电故障。需要及时采取措施，密切关注变压器故障发展的情况。变压器内部出现的烃类气体的总含量高的情况下，氢气含量普遍高，总烃的主要成分是乙炔，出现的一般都是电弧放电性问题。根据三比值法判断出故障类型和故障点的所在。

4结语

当前，我国电网公司正在加快实施智能电网战略建设，目标是电网走向国家化。向战略迈进的同时，需要保证电网的正常和安全运行。变压器在电网安全中有着举足轻重的作用。对变压器油的化验数据可以准确地分析出变压器的故障情况。变压器的故障面很广，故障类型更是数不胜数。但通过对变压器油的检测化验，运用色谱分析变压器油，能够精准地了解到变压器的故障部位和故障情况。充分利用三比值法分析变压器油内部的气体变化和比例变化对应编码系统，准确找出变压器存在的故障问题。当变压器的故障出现和变压器油发生变化的时候，需要及时进行鉴定和处理，保证变压器能够正常、安全、有效地运行。

参考文献：

[1]高鹏，刘富元，马江泓，吉安.综合利用油化、电气试验数据进行变压器故障诊断[J].变压器，2009，46（08）：73-75.

[2]王伟.油浸式电力变压器故障诊断技术的研究[D].山东大学，2008.