變壓器油色譜分析及故障判斷
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【摘 要】變壓器作為電力系統運行過程中非常重要的設備，其運行過程中，隨著運行時間的增加，內置的變壓器油會發生一定的化學反應，而在變壓器出現故障時，變壓器油的化學變化程度則會更嚴重，而且不同的故障會導致變壓器油呈現出不同的顏色，所以可以利用色譜分析來對油色的變化情況來對變壓器故障種類進行判斷，確保變壓器故障能夠得到及時修復，保證電網安全、穩定的運行。
【關鍵詞】變壓器；色譜分析；故障判斷；變壓器油；意義；
在當前電力系統中變壓器應用十分普遍，變壓器作為電壓調控裝置，其運行的好壞會對電網安全穩定的運行帶來直接的影響。因此要提高變壓器運行的質量，及時發現變壓器運行過程中存在的問題，充分利用變壓器油色譜分析來辨識變壓器存在的故障隱患，保證變壓器運行的安全性和可靠性。
一、變壓器故障種類
1.溫度過高導致的故障，變壓器屬于帶電工作的設備，在其運行過程中，一旦負荷電流過大時，則會產生溫度過高的現象，而當內部溫度超過所能承受的最高值時，則會導致其他部件受到不同程度的損壞，影響變壓器正常的工作。在變壓器溫度過熱故障中，最為常見能通常有裸金屬過熱及絕緣固體過熱等。
2.變壓器受潮導致的故障。在潮濕的環境下變壓器會發生故障。特別是水會對變壓器帶來嚴重的影響。而變壓器通常都是安裝在戶外環境中，這就導致與水接觸的機率較大，特別是在雨天，一旦雨水進入到變壓器內部，則會導致變壓器故障發生，嚴重時可能會發生爆炸。同時在潮濕環境下，變壓器內部一些部件的正常性能也會受到較大的影響。
3.內部漏電導致的故障。漏電也是導致變壓器發生故障的重要因素，由于變壓器作為電壓調節設備，其需要與眾多的電流部件進行接觸，這就導致其出現漏電的機率增加，一旦變壓器內部某一部件發生漏電現象，則會導致其他部件受損，對變壓器的正常運行帶來較大的影響。
二、變壓器故障的原因
運行中的變壓器，其故障的發生都會存在著一定的潛伏期，在這段時間內變壓器在運行過程中會產生一系列的效應和信息。特別是在當前大型電力變壓器的絕緣和散熱都是用油來實現的，這樣在運行電壓下，各種電、熱、氧、局部電弧等多種因素作用下變壓器油和油中的固體有機絕緣材料都會發生變質和裂解，產生低分子氣體，同時這些氣體的產生速度由于所于變壓器內部潛伏性過熱及放電故障下會加快，而且這些裂解出來的氣體在油中形成氣泡，經過對流和擴散等不斷的溶解在油中，而不同故障所產生的氣體組分和含量也會有所差異，從而可以作為判斷變壓器故障的特征量。
三、利用色譜分析故障的原理
變壓器的設計原理中，絕緣工作的設計主要是通過變壓器油和絕緣材料來進行，變壓器油加上特殊的絕緣材料，能夠在變壓器的正常工作中，有效地對電流進行絕緣，維持變壓器內其他部件的正常工作。而變壓器油是從石油原油中分離出來的一種油質，因此，變壓器油也包含了石油的構成元素烷烴、環烴族飽和烴等化學有機物。變壓器在正常的工作過程中，內部的電流轉換等化學反應會對變壓器油的化學性質產生一定的改變。處于運行中的變壓器，在運行過程中各種因素的影響，其絕緣材料和變壓器油原有的化學性質會受到不同程度的破壞，從而導致一些性質上的變化發生，特別是變壓器油在變壓器運行過程中其受在溫度過高時發生化學變化，從而使其原有的化學構成元素出現改變，有一些氣體得到分解出來。變壓器油在長時間的使用過程中，其化學性質發生改變，從而有氣體產生，這些氣體充分的融入到油質中，從而導致變壓器油的色譜發生改變，呈現出來的顏色也會有所不同。特別是在變壓器發生故障時，變壓器油的顏色則會變化的更為突出。主要是由于在故障時，變壓器油與絕緣材料會有化學反應發生，從而導致更多的氣體產生，使變壓器油的色譜變化更為明顯。故障不同，變壓器油質所表現出來的顏色也會存在差異。由于變壓器油與故障之間的這種變化關系，所以可以利用色譜分析來對變壓器故障種類進行判斷，確保及時找到故障的原因并盡快解決。
四、油色譜分析在故障判斷中的應用
1.故障下產氣的特征。變壓器一旦內部出現故障時，其所產生的氣體性質會發生一定的變化。因此可以根據所產生氣體的性質和屬性等來對故障進行辨別，如在放電情況下會產生氫氣、高溫情況下會產生乙烯、電弧放電時會有乙炔氣體產生。針對所產生的氣體特征來對故障進行判斷。
2.故障下產氣的速率。在變壓器油中溶解的可燃性氣體在電場與熱環境下會進行分解，而且氣體產生的速度也會加快。因此在對變壓器是否存在故障進行判斷時，可以根據變壓器油中氣體含量及增長速度進行判斷。一旦變壓器存在故障時，在對故障判斷時可能參考變壓器油中氣體產生的速度，以此為依據來判斷故障具有科學性和合理性。
3.故障產氣速率判斷法。（1）當需要對變壓器是否存在故障進行判斷時，可以根據變壓器油中總烴含量及產氣速率，利用油色譜分析來對故障類型進行判斷。根據油色譜分析所得到的變壓器油中總烴絕對值及總烴產氣速度都低于注意值時，可以判斷變壓器正常，沒有故障發生。（2）總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產氣速率小于注意值，則變壓器有故障，但發展緩慢，可繼續運行并注意觀察。（3）總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產氣速率為注意值的1～2倍，則變壓器有故障，應縮短試驗周期，密切注意故障發展。（4）總烴大于注意值的3倍，總烴產氣速率大于注意值的3倍，則設備有嚴重故障，發展迅速，應立即采取必要的措施，有條件時可進行吊罩檢修。
4.故障下產氣的累計性。一旦運行中的變壓器存在一些潛伏性問題時，則在變壓器油中會有一些氣體產生，并溶解在變壓器油中。當油中溶解的氣體達到飽和狀態時，會有氣泡隨之產生，因此根據故障發生時產氣的累計量能夠對變壓器故障進行判斷。
5.在利用色譜對變壓器故障進行分析時，數據做為必要的參考，但僅僅依托于數據合理即對故障進行判斷是不科學的，還需要對數據進行對比，從而及時發現變壓器存在的故障隱患。但當分析時發現數據存在較大波動時，需要增加采樣分析頻率，確保分析結果的科學性。
五、變壓器油色譜分析在故障判斷中的意義
1.維持變壓器正常運轉。變壓器的正常運行對于電力系統的運行狀態有重要的影響，所以要確保變壓器處于穩定的運行狀態下。通過對變壓器油的色譜分析，能夠及時的了解到變壓器的運行狀態，進而有針對性的制定解決對策。色譜分析對于維持變壓器的正常運轉具有重要的意義。
2.及時發現潛在故障。變壓器的維護工作是變壓器運行管理中的重要工作內容，其主要目的就是確保變壓器的健康穩定運行，避免因為發生故障而影響到電力系統運行的安全性和可靠性。所以通過色譜分析，能夠及時的獲取變壓器的潛在故障，為維修人員提供維修依據，從而提前消除故障隱患，避免故障的發生，為變壓器的穩定運行創造有利的條件。
總之，變壓器工作是否正常，可以通過油色的變化情況真實的反應出來，色譜分析法是當前電力系統對變壓器運行狀況進行監測較為常用的方法，通過色譜分析可以有效的根據變壓器油色變化來對變壓器的工作狀態進行有效掌握。所以通過掌握色譜分析方法來對變壓器油色進行辨別，可以有效的維護變壓器運行的穩定性和安全性，及時排除變壓器存在的隱患，確保電力系統能夠安全、穩定的運行。
參考文獻：
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