許　亮（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥　230041）

變壓器油中溶解氣體故障分析技術

許亮
（天威保變合肥變壓器有限公司,合肥230041）

油中溶解氣體分析，在變壓器故障分析上有著重要的作用，通過分析變壓器油中溶解的氣體，來給出針對的修復和預防措施，從而讓變壓器在不停電的情況下，及時地檢測出早期故障。

DGA、特征氣體；油色譜分析；潛伏性故障

變壓器油中氣體分析（DissolvedGasAnalysis簡稱DGA）是以變壓器油中溶解的氣體以及變壓器內(nèi)部故障的對應關系為基礎的，采用色譜儀分析油中的氣體，根據(jù)氣體的成份和含量，判斷變壓器內(nèi)部是否有異常情況以及故障類型、發(fā)展趨勢、大概位置、嚴重程度的一門變壓器故障處理技術，其特點是能有效地發(fā)現(xiàn)我們在普通電氣試驗中不容易發(fā)現(xiàn)的故障，能早期和實時的診斷識別變壓器內(nèi)部潛伏性故障。在常用的的變壓器試驗方法中，利用氣體色譜分析檢測油浸式變壓器的早期故障，在目前看來是一種有效的方法。

利用氣相色譜分析變壓器油中的氣體來監(jiān)測設備的運行情況，在我國電力行業(yè)已經(jīng)有較長的使用經(jīng)驗，實踐證明：運用變壓器油中溶解氣體故障分析技術，檢查充油變壓器內(nèi)部潛伏性障礙，已經(jīng)成為變壓器類設備絕緣監(jiān)督的一個重要手段。DGA可以在設備不停電狀態(tài)下進行，分析診斷方法簡捷。我國運用DGA技術對充油電氣設備，特別是電力變壓器內(nèi)部潛伏性故障分析診斷上，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，一方面改進了取樣、脫氣和分析技術；另一方面，在油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)的解釋和判斷上取得較大成績。

油中溶解氣體分析的試驗過程包括從變壓器中取出油樣，從油樣中脫出溶解氣體，利用色譜儀分析氣體和數(shù)據(jù)處理四個環(huán)節(jié)。色譜分析為微量分析，試驗精度高，可以達到10-6級。DGA技術的一個基礎：確保變壓器油中特征氣體組分（CO2、CO。C2H2、H2等）測試結果的靈敏度和精確度必須要符合《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》。那么我們在診斷變壓器內(nèi)部的現(xiàn)有故障和潛伏性故障時，可以以油中產(chǎn)生故障氣體的原理為基礎，綜合考慮如下幾方面，就能比較準確地判斷出變壓器的內(nèi)部故障的類型以及產(chǎn)生故障的位置。

1　產(chǎn)生故障的時間上累計

變壓器設備故障和潛伏性故障生成的氣體（可燃性）大部分會溶于變壓器油內(nèi)。隨著產(chǎn)生故障的時間累計，這些氣體也在變壓器油中不斷地累積，直至其溶解度達到飽和狀態(tài)甚至產(chǎn)生氣泡。因此，變壓器油中可燃性氣體的含量的累計度，是判斷故障是否存在以及故障發(fā)展的一個主要依據(jù)。

2　產(chǎn)生故障氣體的速度

一般情況下，變壓器在熱和電場的作用下，變壓器油和絕緣件也會老化分解出少量的可燃性氣體，但此種原因產(chǎn)生氣體速率較慢，只有當內(nèi)部有故障發(fā)生時，才會明顯加速這些氣體的產(chǎn)生。所以，故障氣體的產(chǎn)生速度是判斷故障是否存在以及故障發(fā)展的另一個依據(jù)。在實際運行中，變壓器內(nèi)故障的類型、趨勢不同，其產(chǎn)氣速率也不同。

3　不同故障的產(chǎn)氣特征

變壓器不同故障時，形成的可燃性故障氣體各有不同。例如拉弧放電時會產(chǎn)生乙炔，局部過熱會產(chǎn)生乙烯，局放時會產(chǎn)生用氫氣。因此，故障的產(chǎn)氣特征是診斷故障類型的又一個依據(jù)。

由于氣體的易擴散性，使得油中溶解的氣體分析的試驗要比其他油質(zhì)試驗偏差大，并且油中組分含量越小，試驗相對偏差越大。因此《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》中對兩次平行試驗的重復性作出如下規(guī)定：“有中鋒溶解氣體濃度大于10μL/L時，兩次測定值之差應小于平均值的10%；油中溶解氣體濃度不大于10μL/ L時，兩次測定值之差應小于平均值的15%加2倍該組氣體最小檢測濃度之和。該固定反映了氣相色譜發(fā)存在很大的試驗偏差。

一般情況下，變壓器內(nèi)部的變壓器油和絕緣件（如層壓木導線夾、層壓紙板、壓板、端圈等），在電場和負載產(chǎn)熱的作用下，會慢慢老化分解，隨著運行時，會產(chǎn)生少量的氫氣CO和CO2氣體和烴類氣體，一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局放和局部過熱情況，上述的分解作用會立即顯著增強。正常情況下，由于不同類型的的故障，變壓器油和絕緣件分解的氣體也不同（前文已提到）；并且針對同一性質(zhì)的故障，其發(fā)展程度不一樣，故障氣體的量也是不同的，因此，分析變壓器油中產(chǎn)生的故障的組分和含量，能較準確判斷故障性質(zhì)和發(fā)展程度。

定期對變壓器油中溶解氣體的做色譜分析，就能對變壓器運行時出現(xiàn)的故障在早期給予診斷處理。能盡早的發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的潛伏性故障。對變壓器順利運行，降低生產(chǎn)損失有顯著作用。然而現(xiàn)實中沒有任何技術時沒有局限性的，由于DGA技術的特點，使它在變壓器故障診斷上也存在以下不足：

（1）目前的變壓器油色譜分析都不是把目標作為一個整體看待，只是針對分析目標所表現(xiàn)出來的信息特點分析屬于哪種類型的故障，但并沒有將各種故障之間可能存在的相互聯(lián)系有機的聯(lián)系起來。目前在根據(jù)變壓器油色譜分析的結果判斷故障，仍主要局限在對故障氣體的分析。想要進行故障分析，需要其他技術（如超聲波定位）的分析結果。

（2）會受到變壓器油中溶解氣體隨時間的積累和取樣誤差的影響，常規(guī)變壓器油色譜分析很難在溶解氣體含量較小的情況下進行故障分析，當特征氣體的量超過特定值時，我們才認為根據(jù)DGA結果的判斷是具有判斷價值的。同時，設備運行時出現(xiàn)的內(nèi)部故障原因往往不是單一的，而是由某一故障引發(fā)多故障或前期征兆信息微弱的潛伏性故障引發(fā)突發(fā)性故障。存在上述因素，導致DGA診斷有效率和準確率不高。

（3）正常運行變壓器，在絕緣允許溫度下，也會產(chǎn)生緩慢的分解反應，產(chǎn)生氣體，而故障產(chǎn)氣與正常運行的非故障氣體在技術上不可分離，加之不同類型故障（如局部放電與進水受潮）有類似的產(chǎn)氣特征，這就使得利用DGA技術進行設備狀態(tài)診斷時可能得出錯誤的結果。

（4）各種DGA診斷是基于在大量試驗和實踐數(shù)據(jù)基礎上的，正是因為簡化了故障因素的產(chǎn)生原因以及各種故障之間的聯(lián)系，使得其正確性只能達到80%左右。

基于上述客觀因素，在運用DGA技術診斷變壓器狀態(tài)時，須對其內(nèi)部結構和運行狀態(tài)、歷次檢修以及輔助設備情況進行全面的了解，并結合歷年色譜數(shù)據(jù)和電氣設備（直阻、絕緣、變比、泄露、空載試驗等）、油質(zhì)分析試驗，必要時還須與同類設備相比較，更好地診斷變壓器故障。

許亮，男，安徽合肥人，本科，助理工程師，主要從事：電力變壓器工藝技術研究。