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色谱分析法在变压器故障诊断中的应用
永城职业学院 上官文杰 2020/3/5 18:58:26
【摘要】应用变压器油中溶解气体色谱分析，可以准确地判断变压器故障性质和严重程度他是早期发现变压器潜伏性故障的一种有效方法，也是色谱分析法的特点。
【关键词】变压器；色谱分析；判断；故障
1.概述：
电力变压器是一种静置电器，它能把交流电进行电压升高或降低。变压器在长期的运行过程中，由于受到温度、环境、湿度以及绝缘和线路老化等原因的影响，难免会发生故障，从而给用户的生产生活带来许多的不良影响。因此，为了提高电力变压器安全运行的可靠性，提高经济效益，需要对变压器进行日常维护检修。而其中变压器有色谱分析是目前对变压器类设备在出厂，运行和检修各阶段进行检测的一项重要手段。多年以来，油中溶解气体分析作为故障诊断的常用工具，用于判断油纸绝缘电气设备的运行情况。CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、和CO2等特征气体在油中的含量可以作为油纸绝缘电气设备内部故障诊断的指标 。变压器内部在不同故障下产生有不同的特征气体，采用油色谱分析可以及早检测出变压器在电场以及负载作用下因故障而产生的溶解在油中的特征气体。通过分析，可发现问题及时处理，避免事故扩大，保证变压器正常运行。
2.变压器常见故障：
电力变压器在运行过程中，常见的故障和异常现象有：
1）变压器在停运后送电时，往往发现电压不正常。例如，两相高一相低或者三相电压都过高而致使部分用电设备烧毁。
2）高压熔断丝熔断，送不上电。
3）变压器声音不正常。
4）高压接线柱烧坏，高压套管有严重破损。
5）在正常冷却情况下，变压器温度失常并且不断上升。
6）油色变化过甚，油内出现炭质。
7）变压器发出噪声，从安全气道、储油柜向外喷油，油箱及散热管变形、漏油、渗油等 。
3.色谱法判断变压器故障的方法及步骤：
3.1 根据油中气体含量限值进行判断
正常运行的变压器油中气体含量很少，其中可燃性气体的含量更低，仅占总量的0.01%～0.1%；有轻度故障的变压器可燃性气体的含量在0.5%以上 ，按照GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》的标准的规定，以H2、总烃、C2H2、CO和CO2等特征气体的含量作为故障情况判断的指标。运行中，变压器油中H2和烃类气体含量一般不应大于表-1中所列的数值。
表-1 变压器油中溶解气体含量限值
气体组分 H2 C2H2 CO+CO2
含量（μL/L） 150 1 150
变压器的绝缘系油纸组合绝缘。内部潜伏性故障产生的烃类气体来源于油纸绝缘的热分解。鼓掌性质不同，分解产生的烃类气体也不同。当产生故障时，变压器油和固体绝缘材料在热和电场或电磁作用下，将产生各种气体，并溶解在变压器油中。当一种或几种溶解气体的含量超过表-1所列正常值时，可利用表-2判断故障的性质。
表-2 判断故障性质的方法
故障性质 特征气体的特点
一般过热故障 总烃较高，CH4和C2H4为主要成分C2H2﹤1μL/L
严重过热故障 总烃高，CH4和C2H4为主要成分，H2含量较高，C2H2﹥1μL/L，但未占总烃的主要成分
局部放电 总烃不高，H2﹥150μL/L， CH4占总烃的主要成分
火花放电 总烃不高，C2H2﹥10μL/L H2含量较高
电弧放电 总烃高，C2H2高H2，并购成烃中的主要成分，含量较高
3.2 三比值法判断变压器故障
三比值法是指用C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6三项比值的不同结果对应不同的编码来判断变压器的故障情况，表-3为三比值法的编码规则，表-4为判断故障的三比值法。
表-3 三比值法的编码规则
表-4 判断故障的三比值法
3.3 根据故障点的产气速率判断故障
产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势更加直接明显，可以进一步确定故障的有无及性质。它包括绝对产气速率和相对产气速率两种 。为了准确判断故障，还要考虑故障的发展趋势。故障点的产气速率的快慢与故障能量的大小有关，只能采用绝对产气速率来判断。
其计算方法为：Xa=(A2-A1)·G/(Δt·d)
式中（未完，下一页）
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