对变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障的研究

对变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障的研究

刘海利

国网四川省电力公司内江供电公司 四川 内江 641000

摘要：社会经济发展对电力能源需求量越来越大，增加了电力供应负荷，变压器装置在长期运行和服务中，出现过热故障。本文对变压器过热故障检测方法进行应用，提出使用绕组直流电阻检测方法、空载损耗电流检测法以及结合变压器油色谱与电气试验相结合，实现对过热故障综合诊断，并结合具体案例，重点论述变压器过热故障诊断技术。

关键词：变压器油色谱；电气试验；综合诊断；过热故障

前言：电力能源的稳定供应关系到人们生产与生活稳定性，对国民经济健康有序发展具有基础保障作用。实践工作中，应影响电力能源供应稳定性的问题进行分析，在此基础上，研究系统有效的过热故障处理技术，为变压器安全有效运行提供保障与支持。以下对变压器过热故障检测方法进行说明。

一、变压器过热故障检测方法

（一）绕组直流电阻检测方法

对变压器过热检测可通过绕组直流电阻方式进行，重点关注相间阻值平衡性，与初始参数进行对比。实践中，绕组大小随温度变化而变化，检测人员可测量实际冷态下直流电阻，并将该电阻转换成基准共组温度下数值。具体测量中，使用了直流伏安法和电桥法。测量电源使用蓄电池和其他直流电源，电流数值不得超过绕组额定电流的20%。为保护电压可串联开关按钮，测量前需要使用开关切断电源，当电流值稳定后，需要接通电压表，实现对两端电压数值有效获取。

使用电桥法测量电阻时，应将刻度盘旋转至电桥大致平衡位置，等到电桥中的电流值稳定后，应立即接通电流计，使得测量结果更加准确^[1]。

（二）空载损耗电流检测方法

空载运行下，对故障特征的气体与电流关系进行检测，根据检测结果能够准确识别故障发生位置。过热发生位置的鉴别主要依据导电回路和磁路回路。倘若特征气体增量值较大，则可通过明确回路位置，观察故障实际情况。空载损耗是检验变压器过热故障的主要方法，能够解释故障气体与电流之间密切关系。

（三）油色谱分析与电气试验

变压器油主要用于系统的绝缘和冷却，属于性能良好介质。倘若变压器内部过热，变压器油会产生气体。气体的种类含量存在差别，气体主要成分为甲烷、乙烷乙炔、乙烯等等。气体部分溶解在油中，影响气体继电器的稳定运行。倘若过热故障较为严重，则会产生C2H2气体，但是在总量上不会超过总烃的5%。

电气试验中，为实现对过热故障类型的有效识别，对产生故障变压器绝对产气量密度大小进行控制。根据计算公式和相关标准，了解到过热故障与电压值和电压负荷存在正比关系。即出现过热故障后，系统中的电压负荷和电压值会变大。因此，通过油色谱分析结合电气试验能够准确识别电压值、电力负荷异常，实现对变压器故障的精准判断。

二、变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障策略

（一）处理绕组故障

对绕组综合诊断是检测过热故障的基础，实践中设备过热、异常会导致变压器色谱出现变化，通过该种方式实现合理分析。导致变压器油色谱发生变化的因素较多，例如较低压力作用在调压开关触头上，使得开关引线松动，此外，也考虑主触头开关在分接开关中的应用不到位等问题。检查过程中，倘若发现相关环节存在问题，应立即进行绝缘电阻测试，使用油色谱与电气试验进行过热故障诊断。一般情况下，当变压器油中总烃气体较高时，考虑过热发生。同时，也考虑直流电阻相间的不平衡率问题，对绝缘电阻的工作状态进行检验。

在综合诊断措施应用中，需要首先明确故障具体类型，判定是否存在低温或过热问题。绕组故障类型主要考虑匝间短路、绕组接地和的接触头开焊问题。产生这一问题的原因则重点关注局部绝缘体遭受破坏，导致在具体运行环节出现散热不良和长期负载情况。例如，在某变压器过热故障分析中，发现绕组设备中存在杂物，使得内部温度急剧升高，诱发绝缘物质老化。相关问题出现也导致绕组内部被烧毁，影响电力供应稳定性。变压器中线圈绕组烧毁如图1所示：

图 1 某变电站#1变B相低压线圈绕组烧毁情况

变压器中绝缘部分被击穿，会造成绕组短路或接地故障。匝间短路绕组故障使得变压器中过热油温增高，此时电源侧电流有所增加，使得各项直流电阻出现严重不平衡，同时在变压器储油位置发出吱吱声音或咕嘟咕嘟气泡声。综合诊断过程中，发现匝间短路问题应及时处理，防止出现严重的单相接地故障和相间短路问题。

（二）综合诊断技术

过热故障分析中，对铁芯多点接地进行了综合诊断。当变压器处于正常运行状态下，需要对一点铁芯进行接地，使得电力运行稳定，防止出现相间短路现象。但是，在故障诊断分析中，发现了两点和多点接地问题，应对此提高重视力度。实践中出现这类问题会形成环流效应，即不均匀电位在铁芯之间来回流动，导致发热故障。

针对这类故障应采取综合诊断技术。首先，检修技术人员应对变压器油中的总烃含量进行分析，重点分析的项目为油色谱。在分析过程中，经常出现总烃含量高于规定值的问题，分析其主要原因是气体所在比例提升，此时占比较小的气体为乙炔。其次，需要对过热比值进行分析，了解高温过热发展主要因素，对比值的合理性进行判定。值得注意的是，此时变压器油中二氧化碳与一氧化碳的含量并未出现明显变化。最后，需要开展电气试验，对变压器中存在过热问题进行技术验证，并且结合以往工作经验，对过热故障进行综合全面分析。例如，在某变电站过热故障分析中，明确了变压器油拥有正常气体组分含量，在诊断过程中结合了油色谱分析和电气试验的应用优势，明确油中总烃含量，并且对实际量与注意量进行了对比，对过热故障进行有效诊断。

（三）诊断案例分析

以某地区变电站系统中的110kV变压器为例，对诊断技术应用进行分析。案例中的变压器装置在近年来运行一直较为稳定，但是经过技术维护和设备升级后，检修人员发现其油料中的总烃含量超过了设计值，数据情况如下：

表 1 变压器中总烃和相关物质含量明细表（μL/L）

电气试验结果显示，总烃类气体含量出现了明显增加趋势，由此可判定变压器出现过热故障，其过热温度值超过了500℃。对总烃类气体含量增多原因进行分析，主要包括以下方面：

一是，电气磁路回路故障问题；二是，导电回路出现故障；三是油道出现阻塞^[2]。变压器过热故障具体指具备设备发生温度值升高，影响了供电系统稳定性。在检查和诊断技术使用过程中，应重点关注局部过热问题，并且对故障类型进行分类研究，变压器正常运行条件下，发生部分设备温度增加的主要原因应考虑绕组和铁芯，并且对变压器内部故障进行仔细研究，使得故障问题得到更好解决。

综合诊断过程中，常见局部温度超过变压器正确标准值的问题，在相关技术条件允许情况下，可使用变压器油色谱法进行故障诊断，也可使用油色谱分析与电气试验相结合方式，确保诊断结果更加准确。通常情况下故障主要分为两大类，一是导电回路故障，例如分接开关接触不良问题和绕组连接部位出现故障^[3]。二是磁回路过热问题，常见于铁芯多点接地、设备绝缘短路等。在诊断技术应用过程中应明确故障类型，选择针对性解决方案。

结论：综上所述，对变压器油色谱与电气试验技术进行结合应用，通过处理绕组故障、应用综合诊断技术，并在具体故障诊断案例中，对故障类型进行识别，制定针对性解决方案，促使变压器过热故障诊断合理有序开展。考虑到变压器在电力系统中的重要性，是保证电力能源稳定供应的关键，在对变压器过热故障分析中，应结合变压器自身特点，使用变压器油色谱与电气试验技术相结合的方式，实现对故障问题有效分析与准确处理。

参考文献：

[1]鲁茜.论变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障[J].探索科学,2019,000(010):47.

[2]王政,郭峰,杨锟,等.一起基于油色谱分析的变压器过热故障分析[J].山东电力技术,2020(6):52-55.

[3]李文志,孙威,朱娟.变压器油中特征气体含量超标的故障原因分析[J].电工电气,2019,No.262(10):43-45.