干式变压器的故障诊断

文摘：干式变压器是电力系统中的重要设备之一，其故障将严重影响供电的可靠性和系统的正常运行。因此，对干式变压器进行早期故障诊断，对于保证干式变压器长期安全可靠运行，减少不必要的停机，防止异常情况的发展具有重要意义。关键词：干式变压器；故障；诊断

目前国内电力系统使用的大型干式变压器多为油浸式变压器。由于电场、热量、湿度、氧气等因素的影响，内部干式变压器油和固体绝缘材料会逐渐老化分解，产生少量氢气、低分子烃类气体、一氧化碳和二氧化碳，大部分溶解在油中。当干式变压器存在潜在故障或故障时，油中溶解气体的量会相应增加，较终导致气体保护动作。显然，故障气体的成分、含量和产气率是诊断干式变压器故障存在、发展和性质的重要依据。通过检测干式变压器油的色谱状况，对早期诊断干式变压器内部故障，实现安全生产具有重要意义。介绍了分析干式变压器油中溶解气体的诊断方法。干式变压器故障诊断的优势油中溶解气体分析不仅是一门学科，也是一门故障诊断方法的艺术。正确的诊断离不开科学原理和实践经验的结合，离不开不同学科知识的综合，离不开不同专业(如化学、电气等专业)人员的配合。).通过对油中气体的分析，对内部故障和故障性质(包括故障类型、故障严重程度和发展趋势等)的早期诊断具有重要的指导意义。)干式变压器，实现干式变压器不间断电源检测、早期故障诊断等安全生产要求。2干式变压器产气故障类型及油中气体特征2.1过热故障过热故障产生的气体主要是甲烷和乙烯，乙烯是主要成分。如果涉及固体绝缘材料，会产生更多的CO和CO2。如果没有CO或CO2，可能是裸机局部过热故障。2.2放电故障(1)高能放电故障，也称为电弧放电故障。这类故障产气量大，产气量大，用测量油中溶解气体的方法很难对其进行预诊断。往往是在故障发生后(如干式变压器输轻气)，才能根据油中气体和气体成分的分析，诊断出干式变压器故障的性质和严重程度。高能放电的故障气体主要是乙炔和氢气，其次是乙烯和甲烷。如果涉及固体绝缘，CO含量也高。(2)低能放电故障。一般是电火花放电，其故障气体主要是乙烯和氢气。由于其失效能低，总烃一般不高。(3)局部放电故障。其产气的特点是氢组分较大(占氢烃总量的85%以上)，其次是甲烷。局部放电的后果是绝缘老化。如果任其发展，会导致绝缘损坏，甚至引发事故。2.3潮湿故障气体的特点是存在大量氢气。如果不及时处理，任其发展，必然会导致放电故障，甚至造成设备损坏。3干式变压器的故障诊断方法3.1故障诊断(1)测量故障的特征气体含量(分析数据)，并与油中溶解气体含量的注意值进行比较。如果气体浓度达到关注值(总烃和氢气的关注值为150ppm，乙炔的关注值为5ppm)，则应予以关注，并加强跟踪分析，查找原因。(2)虽然注意值可以作为反映故障概率的参考，但由于受油中气体含量、干式变压器容量、运行方式、使用寿命等相关因素的影响，仅根据注意值的分析结果很难正确诊断干式变压器故障的严重程度，永远不能作为区分设备是否有故障的唯一标准。在此基础上，应充分考虑产气率的影响，重点区分诊断出的干式变压器和检查出的特征气体。只有这样，我们才能根据分析进一步确定干式变压器是否有故障，并对故障的性质做出初步估计

(4)为了找出产生气体的真正原因，避免非故障原因造成的误判，还应充分了解被诊断的干式变压器的结构、制造、安装运行、维护和辅助设备，并结合色谱分析数据进行综合分析，从而正确诊断干式变压器是否有故障。3.2用三比值法(五种特征气体的三个比较值)诊断干式变压器的故障类型(1)三比值法的编码规则和判断方法见表1和表2。

(2)应用三比值法的注意事项只有根据各组分含量的注意值或产气率的注意值有理由判断可能发生的故障时，才能进一步用三比值法判断故障的性质，但该比值对于气体含量正常的干式变压器是没有意义的。表2中每个故障对应一组比值。对于多个故障的联合作用，可能找不到对应的比值组合。实际工作中可能会出现表2未包括的比率组合，部分组合的判断需要进一步研究分析。例如，121或122对应于过热和放电共存的一些情况；202或201对于带有载调压的干式变压器，还应考虑开关油室可能泄漏到干式变压器油箱的情况。

3.3用平衡判据法诊断干式变压器故障类型(1)通过分析比较油中溶解气体和气体继电器中游离气体的浓度，可以判断游离气体和溶解气体是否平衡，进而判断故障的持续时间。(2)利用各组分(I)的奥斯瓦尔德系数(Ki)，我们可以计算出油中溶解气体各组分的理论值(Coi)，或者由油中溶解气体各组分的值(Coi)计算出游离气体各组分的理论值(Cgi)，然后进行比较。当气相和液相达到平衡时，对于特定的气体，COI=KI * CGI。当理论值与实测值近似相等时，可认为气体在平衡阈值以下释放。这里有两种可能：一种是故障气体各成分含量很小，说明设备正常；另一种是溶解气体含量略高于游离气体含量，这意味着设备产气缓慢

的潜伏性故障。 ②如果气体继电器中的故障气体含量明显超过溶解气体含量，则说明释放气体较多，设备存在产生气体较快的故障。4 干式变压器故障诊断的步骤 （1）将试验结果中的几项主要指标，如：总烃、甲烷、乙炔、氢气等，与油中溶解气体含量注意值进行比较，同时注意进行产气速率与总烃产气速率注意值的比较，短期内各种气体含量迅速增加，但尚未超过油中溶解气体含量注意值，也可判为内部有异常情况；有的设备因某种原因气体含量基值较高，超过其对应设备油中溶解气体含量注意值，但增长速率低于其产气速率注意值，仍可认为属正常设备。 （2）当认为设备内部存在故障时，可用三比值法对故障的类型作出判断。 （3）在气体继电器内出现气体的情况下，应将继电器内气样的分析结果按平衡判据，与油中取出气体的分析结果作比较。  （4）根据上述结果及其他检查性试验数据，如：测量绕组直流电阻空载特性试验、绝缘试验、局部放电试验和测量微量水分等结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况，综合分析、判断故障的性质及部位，依据具体情况对设备采取不同的处理措施，包括缩短试验周期、加强跟踪监视、限制负荷、近期安排内部检查、立即停止设备运行等。通过合理安排检修、落实针对性措施，防止设备损坏事故的发生，避免非计划停运，确保设备安全运行。5 结束语 干式变压器是电厂中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍很高，恶性事故和重大损失也时有发生。因此，利用先进在线监测设备，开展气相色谱分析，实行状态维护模式与检修，对防止油质劣化和早期诊断干式变压器潜伏性故障具有积极的作用，可保证电力供应更加安全可靠。

来源：江西电力职业技术学院学报