范建双
特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100
摘要：在电力系统中电压器所发挥的作用是极其重要的，对于稳定线路电压，保证供电质量和供电效率，降低电力损耗都有着积极的促进作用。如果变压器出现运行故障，依然会导致电力系统运行故障和安全事故的出现。而在变压器运行监测中最为常用的就是油色谱监测技术，通过由色谱能够实时监测变压器的运行状态，及时发现和处理故障。因此文章就对变压器运行中油色谱数据出现异常的原因进行了分析，并提出了相关解决处理措施，以供参考。
关键词：变压器；油色谱；数据异常；原因；处理措施
1应用油色谱分析故障的原理
在油侵式变压器使用中，为了保证变压器在运行中的绝缘性能、散热性能，需要通过变压器油来实现这一目的，并且变压器油还能够消除变压器运行中的电弧危害。但是变压器油是由石油蒸馏所得到的各种混合烃类化合物，虽然其具备良好的绝缘性能，但是如果变压器温度升高，其就会出现分解，从大分子变成小分子。当变压器出现高温故障时，变压器油就会在热能的作用下变成CH4和C2H4，同时二者的总量一般会达到总碳氢化合物的80%以上，并且随着温度升高到500℃时，C2H4、H2的含量会不断增加，同时在温度达到800℃以上，就会逐渐生成C2H2气体，该气体含量一般最高能够达到C2H4的10%[1]。通过大量实验验证可知，在热平衡下，各相关气体的分压和温度间的关系可以参考图1。该模型是建立在热力学平衡的基础之上，但是其属于理想状态，将其用于处理变压器的具体故障仍存在一定局限性，然而其所显示的变压器故障在热力学方面的相关性，仍能够为油色谱故障处理，提供相关借鉴。通过测量变压器油所分解出的各种气体，就能够将气体总量和特征气体进行比较，进而分析出变压器的故障原因，找出具体的故障类型。
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图1热平衡下的气体分压与温度关系情况图
2变压器对油色谱数据的分析方法
2.1特征气体法故障分析
变压器油在变压器出现故障时，会分解为小分子烃类气体，比如CH4、C2H4、C2H2、C2H6、CO、CO2、C2H6等相关气体，同时也会产生H2、含碳固体颗粒等相关物质，这些气体就属于特征气体，因为不同故障状态下，气体的组成成分是有所不同的，所以可以通过色谱法来分析特征气体的含量，进而完成对故障的分析和判断。比如在过热性故障中，CH4、C2H4的含量最高，是主要特征气体，然后才是H2、C2H6；而在放电性故障中，其主要原因是存在火花或者电弧放电，所以特征气体为C2H2，几乎不存在CH4，并且CH4含量也低于C2H4的含量。同时在局部放电故障中，主要是通过放电能量密度来进行特征具体含量的分析判断，通常情况下，主要为H2，然后才是CH4，并且烃总量也不高[2]。根据上述不同特征气体含量的比较，就可以实现对变压器油色谱数据的分析，以此来判断评估变压器的故障原因。
2.2三比值法故障分析
在进行变压器故障的分析诊断时，不仅需要从相关特征气体含量方面入手来进行比较，同时还需要根据相关气体的相对含量来开展进一步的分析评估，这样才能够得到更加准确真实的故障判断结果。以此为基础产生了四比值故障诊断法，但是因为C2H6／CH4只是对热反应温度进行了反应，所以经国际电工委员会商讨改为了三比值法，同时还对相关编码、故障类型等的参数范围进行了明确规定。在现阶段三比值法中主要是从C2H2／C2H4、CH4／H2、CH4／C2H6三项比值编码组合来进行故障的分析判断。与此同时为了进一步辅助故障诊断工作的开展，同时还可以从一氧化碳和二氧化碳比值、氮气氧气比值，乙炔和氢气比值几方面来进行进一步地判断识别。通常情况下如果二氧化碳和一氧化碳的含量比值超过7，这说明存在固体绝缘材料老化问题，但是该值如果是在3以内，则说明固体绝缘材料存在劣化问题。同时还能够通过氮气和氧气的比值来反映设备的密封性，如果二者比值在0.3以内就说明存在密封异常，必须进行进一步的检查，而在密封完好的情况下，该值一般在0.05以内。
3变压器油色谱出现数据异常的原因
在现阶段变压器运行中有多种原因都会引起油色谱数据异常，首先就是变压器设备在生产中存在质量问题，比如螺丝等配件没有拧紧、铁芯表面去漆不彻底；再者就是支撑杆在使用过程中出现局部过热所引起的材料碳化，此外潜油泵故障、局部短路等都也会引起油色谱数据异常。一旦出现色谱数据异常，必然说明变压器设备存在故障，因为再出现故障时，会在内部出现光热声等多方面的变化，然后再传递到外界。变压器中的绝缘部件，在受到高温或者局部放电等的影响时就会相关绝缘件绝缘保护效果，并形成各种小分子气体。当变压器内部故障较为严重时，相关特征气体的变化也会更加明显，以此为依据就可以评估和判断故障的严重程度和原因，从而制定相应的抢修维修方案。通常情况下故障包括内部故障和固绝缘失效两种，前者多是因为变压器油因为故障产热将引起油分解为烃类何氢气；而后者则是因为固体绝缘体在受热或者放电的影响下产生裂化，然后生成二氧化碳、一氧化碳等气体。
4电厂变压器油色谱异常数据的处理方法
在现阶段人工智能检测变压器油色谱异常已经成为最为常用的色谱数据异常处理方法，尤其在现阶段，人工智能软件自动化和智能化程度非常高，并且功能非常强大，能够准确高效地完成对有色谱异常数据的分析处理。通过调查分析可知，在发生有色谱数据异常，并兼有微量技术元素含量不统一时，就会影响变压器铁芯的运行使用，导致通电失败，对于此类情况，就必须与相关厂家进行联系，安排专业工程师维修。同时在由油色谱数据异常时，最需要进行排查的就是潜油泵，检查前油泵有无故障，当潜油泵一直处于高位运行状态，必然会影响附近变压器油的性质，使变压器油因为高温出现裂解，进而导致故障的产生。通常在排查潜油泵故障时，多采用超声波法来进行检测，通过超声波来对潜油泵内部结构进行检查，从而明确故障的原因和位置。分析以往潜油泵故障的原因，多数情况下都是因为变压器中存在金属颗粒杂质[3]。在经排查确认为潜油泵故障时，需要及时更换新的设备，并验证新设备在安装后是否能够正常使用，如果在安装后依然存在问题的，说明其他位置存在故障，需要重新进行排查判断。
5实例分析
在某主变电压器试验检测时发生了油色谱数据异常，通过分析数据库中的相关色谱数据可以发现氢气、甲烷、乙炔的含量明显增加，说明变压器故障仍在持续恶化。通过进一步分析可知相关特征气体主要存在下述变化：（1）氢气和乙炔含量提升；（2）甲烷和乙烯含量增加；（3）一氧化碳和二氧化碳含量明显提升。第1项变化表明存在放电和过热故障，第2项变化表明变压器内部有接触不良、过热等问题，第3项变化表明固体绝缘材料失效，然后通过进一步的排查分析，明确故障原因为温度过高，对于此类情况，需要对接头焊接情况、螺钉的固定情况、开关的接触情况等进行详细排查，经排查可知故障是变压器导电杆与电线镀铜位置螺栓松动，所以需要重新更换螺栓。在更换完成后，通过直流电检测，故障已消除。
结语
总而言之，变压器运行的安全稳定离不开油色谱分析检测的支出和帮助，因此作为相关电力单位和管理人员，应该重视对变压器油色谱异常数据原因的分析研究，并采取有效地处理措施，将变压器故障影响降至最低。
参考文献
[1]张江,李丹.电厂变压器油色谱异常的分析与处理[J].新型工业化,2018,8（11）:43-46.
[2]沈亚芳，梁永江，卢叶艇，等．电厂变压器油色谱异常分析和处理[J]．科技展望，2016，26（13）：114．
[3]尹河．变压器油色谱分析及故障诊断[D]．石家庄：河北科技大学，2018．