基于特征气体的电力系统变压器自动化运行过程中的故障分析

两 种 故 障 形 式 表 现 ，所 以我 们 主 要 讨 论 热 性 故 障 与 电性 故 障 。 ｌ ＿ １ 热 性 故 障
方 向比第二种的判断依据多 。 ２ ． １气体在油 中的溶解性特点 变压器在运行 过程 中产生的气体可 以溶解于变压器油 中，也会 有部分气体 留在油面上 ， 不 同气体 因外部环境 的不 同溶解度 也不 同， 在依据特征气体进 行故障诊断过程中 ，还有一些方法 是通过探测气 体在油 中的溶解情 况来进 行故障诊断的 ，这就需要知道气体 的溶解 性能 。气体 的溶解度 根据 温度、气压的不同而不 同，达到溶解饱和 度 时 停 止 溶 解 ，具 体 的溶 解 度 可 以用 溶 解 度 公 式 计 算 。 不 同气 体 溶解 度 与 外 部 环 境 关 系 与 气 体 种 类 有 关 系 。有 的气 体 溶解度 与温度 正相关，如氢气、一氧化碳、氮气等 ，而有 的气体 溶 解度 与温度 负相关，如二氧化碳 、乙炔 、甲烷 、乙烷 等，此外气体 产 生 速 率对 溶 解 度 也 有影 响 。 因 此 ， 在 通 过 分 析 油 中溶 解 的气 体 进 行变 压 器 故 障 诊 断 时 ，考 虑 要 全 面 。 ２ ． ２ 不 同故 障 类 型 下产 生 的气 体组 成 变压器中具有多种碳氢化合物 ，主要是各 种烃 类物。在不同的 条件下，产 生气 体也是不同的。 当变压器 发生热 性故障且温度 为 ３ ０ ０ ℃至 ８ ０ ０ ℃之间时， 因为热 分解会产生 以甲烷 ， 、乙烷等低分子烷烃和 乙烯、丙烯等低分子烯烃 混以少量的氢 气等组成的气体。 当电弧接触到绝缘油时 ，则会发 生电解现 象，释放 出以氢气、 乙炔为主体，掺杂少量 甲烷以及丙烷的气体 。 当 有 局 部 放 电现 象 发 生 时 ，分 解 得 到 的气 体主 要 为 氢 气 以及 部
分 甲烷 。 ３ 用 特 征 气 体 进 行 故 障 诊 断 的方 法
热性故障按照故 障部位不 同可 以以下六种 ： （ １ ） 线 圈绕组过热 。许多变压器厂家使用 的是统包绝缘 的换位 导线绕 组，这种 变压器在使用到一定年限时 ，就会发生绝缘膨胀 ， 产 生热 性 故 障 。 （ ２ ）触头接触 障碍 。调压变压器在频繁调压后 因机械 问题 、电 腐蚀以及氧化污染会导致触头间接触面积缩小 ，电阻增高 ，发热量 增 大 ， 产 生 电 流 热 效应 。 （ ３ ）引线热故 障。主要是 由引线的断股故 障以及 引线的接 头温
以继 续运 行 。
通分量较为复杂 ，会产生较大 的径 向漏磁 ，在漏磁作用 下将产 生变 压器局部温度过高现象。 （ ５ ）铁 芯 环 流 。常 见 来 源 于 铁 芯 接 地 故 障 ，一 般 为 铁 芯 叠 片松 散 、铁芯叠片与接地片接触 不 良以及 低压 引线对铁轭发生放电。 （ ６ ）其他原 因。如油道阻塞、冷却装置故障、异物 、散 热器故 障等 。 １ ． ２ 电性 故障 电性故 障成因比热故障简单 些，一般是因为 电应力 只是绝缘性 能下 降。较 为常见的是击 穿线圈匝 以及 层间击穿 ，还有开关飞弧 以 及 引线断裂等情形 。 此 外还有 套管导电管放 电、引线接触不 良放 电、 铁芯 的接地片接触不 良放 电以及小空间范 围内的局部放 电。 。 ２产 生气体 的特点及其与故障类型的关系 在变压器故障的时候会劣化 出以低分子烃 、碳氧化物 以及氢气
障。
（ ２ ）如果存在故障 ，大致判断故 障严重程度 ，是 否需要气 体的组成成分 ，而后选 用一种或 多种 诊 断 方 向进 行 详 细 诊 断 。 依据 诊断思路，首先需要判断变压器有无故障 ，可 以依 据总烃 气体产生速率配合总烃量来判 定是否有故障 。 具体 的判别方法 如下： （ １ ）总烃气体产生速度超过 ｌ ｍ Ｌ ／ ｈ ，可 以认为当前情况下变压 器存在故 障。 （ ２ ）总烃 气 体产 生 速 率 正 常 ，但 是 总 烃 量超 过 正 常 值 ，但 不 超 过正常值 的 ３倍 ，可以判断存在 故障，但 是故障严重程度较轻，可
度过高引发。 （ ４ ）漏磁过热 。变压器在工作过程中是有损耗的，它的径 向磁
按照前面章节 中对变压器 故障与气体之间关系的分析 ，可 以确 定能够利用特征气体对变压器进行故障诊断分析， 方案具有可行性 。 整个诊断过程的思路如下： （ １ ） 依据气体产生总量与气体产生速率判别变压器是否存在故
电 力 科 技
基于特征气体的电力系统变压器 自动化运行过程 中的故障分析
吴 俊
（ 重庆 ４ ０ ０ ０ ２ ０）
【 摘 要 】电力 系统 变压 器是 变电站 的重要设 备，它是 否能够 可靠地、 安全地运行对整个电力 系统的稳定与安全有 着明显 的影响 ， 因而， 能可靠并且及 时的检测 变压 器的运行状 态、 发 掘潜在 故障源、 以及故障快速分析具有重要的现 实意义。本 文基 于广泛的各类相关 文献 ，探讨基 于特征 气体 的电力系统变压 器的检 测方法以及故障分
析技术。
【 关键词 】 特征 气体 ；变压器故障分析
引 言
利用特征气体对变压器进行故 障诊断的理论基 础是当变压器发 生故障时会导致其 中的绝缘油发生化 学以及物理变 化，最终产 生由 多 种 气 体 组 成 的 混 合 气 体 。该 混 合 气 体 的成 分 组 成 、气 体 量 以及 气 体 产 生 速 度 均 与 故 障 的部 分 、故 障 原 因 、故 障严 重 程 度 有 着直 接 的 关系 。因此我们可 以从变压器 故障与特征气 体的关系入手 ，依 据产 生 特 征 气 体 这 个 结 果 逆 向推 导 变 压 器 故 障 原 因 。 １变压 器主要故障类型 变 压 器 是 利 用 电磁 感应 原 理 ，在 两个 或 者 是 多 个 绕 组 间 变 换 交 流 电流或者 电压 的电气设备 。在其运 行过程 中，始终伴随着一系列 的变化 ，有 电、磁 、化 学以及 物理 变化，这些变 化可能会致使变压 器 出现 故障，同时也可以从这 些变 化中反映出故障的情况。常见的 故障来源 主要 是机械 、热、电这三种类别，第一种故障通常会 以后