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摘要：过热故障在电力变压器中所占的比重较高，而且存在故障不直观、不明显的特点，这就使得变压器过热故障的性质、部位的快速准确分析存在一定难度。为了更好地满足变压器过热故障的处理和排除需要，本文主要分析了变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障有关内容。
关键词：变压器油色谱;过热故障;电气试验
1基于油色谱分析方法的变压器过热故障诊断分析
对于变压器油来说，其本身属于一种起到绝缘与冷却散热作用的介质，而这类介质在变压器过热故障出现时就会产生对应具体故障的特征气体，甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等烃类气体都属于这一范畴，这类特征气体少量存在于变压器油的表面，大部分溶解在变压器油中，并进入气体继电器。如变压器油仅在热源处分解，这类过热故障会产生特征气体C2H4和CH4，总烃中二者的和占比一般在80%以上，而受到不断提高的故障点温度影响，C2H4的比例也会不断提升。通常，H2在中、高温过热时所占的氢烃总量处于27%以下，而随着温度的提升，其比例会下降，但是绝对含量有所增长。如变压器严重过热，C2H4会少量产生，占比在总烃的6%内，而在涉及固体绝缘时，一氧化碳和二氧化碳也会大量产生。电力变压器的故障发展程度和性质能通过绝对产气速率得到较好反映，通常绝对产气速率远低于热故障情况，而在故障初期，产气率很大且变压器油中气体含量不大的情况较为常见。负荷电流的平方与变压器导电回路过热故障产气率成正比，电压的平方与变压器磁路的过热故障产气率成正比。通过升高或降低负荷，变压器负荷电流也会随之升高或降低，如同时出现总烃产气率随之变化的情况，即可初步断定导电回路存在故障。如负荷电流的变化不会导致总烃产气率发生变化，可初步判断故障存在于磁路回路。
2基于电气试验的变压器过热故障诊断分析
在基于电气试验的变压器过热故障诊断中，电气试验主要围绕变压器的绕组直流电阻、绝缘特性、空载损耗和空载电流、潜油泵及相关附件展开，故障可以通过电气试验得以初步明确。变压器绕组直流电阻检测需采用电桥，以此对高、低压绕组的直流电阻进行测量，观察相间阻值平衡性，并对比出厂数据。如无法实现测相电阻，则要测线电阻，绕组的完整性可通过直流电阻值判断，断路、短路等情况均可由此明确，分接开关接触电阻的正常性也能够由此顺利判断。如直流电阻在分接开关切换后变化较大，即可初步判定分接开关接触点存在问题;变压器绝缘特性试验需围绕泄漏电流、绝缘电阻、介损、极化指数、吸收比等展开，油的击穿电压、水分、油介损等试验也不容忽视。通过试验明确变压器铁芯对地绝缘、绕组绝缘水平、绝缘介质情况，同样可较好服务于过热故障诊断;变压器空载损耗和空载电流检测需基于空载运行展开，以此考察电流与故障特征气体联系的密切程度，这一检测需结合油色谱分析方法，属于油色谱分析方法与电气试验的结合典型，故障点位置可由此大致确定;变压器潜油泵及相关附件检查需采用红外测温仪，以此明确变压器套管端部接头温度和油箱表面温度分布情况，变压器过热故障诊断即可获得更多依据。
3变压器过热故障综合诊断策略分析
3.1繞组故障诊断
这类故障一般为低温过热故障，因为温度不高，所以油分解也不剧烈，因此烃类含量不高，但是一氧化碳和二氧化碳的变化比较大，它可以通过直流电阻、绝缘电阻以及吸收比、极化指数的测试来检出。
3.2分接开关电接触性热故障诊断
如出现分接开关触头烧毛、开关抽头引线松动、主触头不到位、切换开关触头烧毛以及有载调压开关切换开关接触不良等故障，变压器油色谱均会出现异常。在基于变压器油色谱与电气试验的变压器过热故障综合诊断中，需开展针对性的油色谱试验，并基于试验结果测试绝缘电阻和直流电阻。如发现特征气体中通常总烃较高，三比值编码为022、002或021，而且绝缘电阻正常，直流电阻存在较高的相间不平衡率，即可初步判定故障属于分接开关电接触性热故障。
3.3漏磁通引起的局部过热故障诊断
当负载电流流过变压器时，磁通会出现于绕组周围，漏磁通则是指负载电流在绕组中产生的磁通，其会引发变压器局部过热故障。在具体的故障检测中，需通过油色谱分析和红外测温仪，明确油箱是否存在过热部分，配合针对性采用的高性能液相色谱仪，即可对变压器油中的糠醛含量进行检测，判断绕组是否存在不允许的热点温度。此外，属于主磁路周围故障的零序磁通同样可能导致变压器局部过热，不虽然该故障与漏磁通引起的局部过热故障存在一定差异，但可以采用相同的检出方法。
3.4铁芯段间绝缘短路、多点接地故障诊断
变压器正常运行的时候，铁芯必须仅有一点可靠接地，如果铁芯出现两点及以上接地点时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，造成发热故障。这类故障通常通过油色谱分析总烃含量通常超过规定注意值，其中甲烷、乙烯含量的比例比较大，乙炔含量较小，“高温过热”可基于三比值判断得出，同时存在增长不明显的一氧化碳和二氧化碳含量。在完成油色谱分析后，还应围绕变压器铁芯运行过程中的外引接地电流检测，如检测得到数安培甚至数十安培以上的结果，且变压器负载变化不会对检测结果造成影响，即可判断变压器出现铁芯多点接地故障。如发现变压器负载变化会导致接地电流出现变化，可初步判断油箱与铁芯上夹件接触，负载电流的漏磁通在外引接地线、油箱和夹件组成的回路感应出较大电流。如检测得到结果为0的接地电流，可初步判断故障源于铁芯与夹件短路、铁芯段间短路，此时需停电开展针对性的电气试验。
3.5零序磁通引起的局部过热
零序磁通是主磁路周围的故障，与漏磁通形成原因不同，但是引起过热故障的现象和检出方法与漏磁通引起的局部过热故障类似。
3.6油道堵塞及潜油泵磨损
油箱中有异物使得油道堵塞局部散热不良而引起过热，潜油泵磨损使金属粉末堆积底部形成桥路。这些故障几率很小，但是也不可忽视。
4结语
变压器油色谱与电气试验相结合的综合诊断需关注多方面因素影响。总之，具体问题具体分析，有针对性地指导变压器运行，及时发现变压器潜伏性故障的事故隐患，减少变压器损坏事故，进而确保电网安全的稳定运行。
参考文献
[1]张鹏飞，周力行，张倬栋.变压器油色谱混沌特性的过热故障分析及预测[J].高压电器，2019，55（08）.
[2]郭雅辉.变压器油色谱在线检测与故障诊断研究[J].科技风，2018（13）.
[3]申显权，景晓刚，刘京可.电气试验在变压器故障分析中的实践[J].百科论坛电子杂志.2019，（4）.
[4]张雨婷.变压器油色谱分析中试验误差分析[J].卷宗.2018，（30）.
[5]鲁茜.论变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障[J].探索科学.2019，（10）.
作者介绍：
陈岗（1989.11.02-）;男;陕西宝鸡;汉;本科;主检修员;助理工程师;变压器油色谱检测与电气试验;国华（哈密）新能源有限公司。
关键词：变压器油色谱;过热故障;电气试验
1基于油色谱分析方法的变压器过热故障诊断分析
对于变压器油来说，其本身属于一种起到绝缘与冷却散热作用的介质，而这类介质在变压器过热故障出现时就会产生对应具体故障的特征气体，甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等烃类气体都属于这一范畴，这类特征气体少量存在于变压器油的表面，大部分溶解在变压器油中，并进入气体继电器。如变压器油仅在热源处分解，这类过热故障会产生特征气体C2H4和CH4，总烃中二者的和占比一般在80%以上，而受到不断提高的故障点温度影响，C2H4的比例也会不断提升。通常，H2在中、高温过热时所占的氢烃总量处于27%以下，而随着温度的提升，其比例会下降，但是绝对含量有所增长。如变压器严重过热，C2H4会少量产生，占比在总烃的6%内，而在涉及固体绝缘时，一氧化碳和二氧化碳也会大量产生。电力变压器的故障发展程度和性质能通过绝对产气速率得到较好反映，通常绝对产气速率远低于热故障情况，而在故障初期，产气率很大且变压器油中气体含量不大的情况较为常见。负荷电流的平方与变压器导电回路过热故障产气率成正比，电压的平方与变压器磁路的过热故障产气率成正比。通过升高或降低负荷，变压器负荷电流也会随之升高或降低，如同时出现总烃产气率随之变化的情况，即可初步断定导电回路存在故障。如负荷电流的变化不会导致总烃产气率发生变化，可初步判断故障存在于磁路回路。
2基于电气试验的变压器过热故障诊断分析
在基于电气试验的变压器过热故障诊断中，电气试验主要围绕变压器的绕组直流电阻、绝缘特性、空载损耗和空载电流、潜油泵及相关附件展开，故障可以通过电气试验得以初步明确。变压器绕组直流电阻检测需采用电桥，以此对高、低压绕组的直流电阻进行测量，观察相间阻值平衡性，并对比出厂数据。如无法实现测相电阻，则要测线电阻，绕组的完整性可通过直流电阻值判断，断路、短路等情况均可由此明确，分接开关接触电阻的正常性也能够由此顺利判断。如直流电阻在分接开关切换后变化较大，即可初步判定分接开关接触点存在问题;变压器绝缘特性试验需围绕泄漏电流、绝缘电阻、介损、极化指数、吸收比等展开，油的击穿电压、水分、油介损等试验也不容忽视。通过试验明确变压器铁芯对地绝缘、绕组绝缘水平、绝缘介质情况，同样可较好服务于过热故障诊断;变压器空载损耗和空载电流检测需基于空载运行展开，以此考察电流与故障特征气体联系的密切程度，这一检测需结合油色谱分析方法，属于油色谱分析方法与电气试验的结合典型，故障点位置可由此大致确定;变压器潜油泵及相关附件检查需采用红外测温仪，以此明确变压器套管端部接头温度和油箱表面温度分布情况，变压器过热故障诊断即可获得更多依据。
3变压器过热故障综合诊断策略分析
3.1繞组故障诊断
这类故障一般为低温过热故障，因为温度不高，所以油分解也不剧烈，因此烃类含量不高，但是一氧化碳和二氧化碳的变化比较大，它可以通过直流电阻、绝缘电阻以及吸收比、极化指数的测试来检出。
3.2分接开关电接触性热故障诊断
如出现分接开关触头烧毛、开关抽头引线松动、主触头不到位、切换开关触头烧毛以及有载调压开关切换开关接触不良等故障，变压器油色谱均会出现异常。在基于变压器油色谱与电气试验的变压器过热故障综合诊断中，需开展针对性的油色谱试验，并基于试验结果测试绝缘电阻和直流电阻。如发现特征气体中通常总烃较高，三比值编码为022、002或021，而且绝缘电阻正常，直流电阻存在较高的相间不平衡率，即可初步判定故障属于分接开关电接触性热故障。
3.3漏磁通引起的局部过热故障诊断
当负载电流流过变压器时，磁通会出现于绕组周围，漏磁通则是指负载电流在绕组中产生的磁通，其会引发变压器局部过热故障。在具体的故障检测中，需通过油色谱分析和红外测温仪，明确油箱是否存在过热部分，配合针对性采用的高性能液相色谱仪，即可对变压器油中的糠醛含量进行检测，判断绕组是否存在不允许的热点温度。此外，属于主磁路周围故障的零序磁通同样可能导致变压器局部过热，不虽然该故障与漏磁通引起的局部过热故障存在一定差异，但可以采用相同的检出方法。
3.4铁芯段间绝缘短路、多点接地故障诊断
变压器正常运行的时候，铁芯必须仅有一点可靠接地，如果铁芯出现两点及以上接地点时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，造成发热故障。这类故障通常通过油色谱分析总烃含量通常超过规定注意值，其中甲烷、乙烯含量的比例比较大，乙炔含量较小，“高温过热”可基于三比值判断得出，同时存在增长不明显的一氧化碳和二氧化碳含量。在完成油色谱分析后，还应围绕变压器铁芯运行过程中的外引接地电流检测，如检测得到数安培甚至数十安培以上的结果，且变压器负载变化不会对检测结果造成影响，即可判断变压器出现铁芯多点接地故障。如发现变压器负载变化会导致接地电流出现变化，可初步判断油箱与铁芯上夹件接触，负载电流的漏磁通在外引接地线、油箱和夹件组成的回路感应出较大电流。如检测得到结果为0的接地电流，可初步判断故障源于铁芯与夹件短路、铁芯段间短路，此时需停电开展针对性的电气试验。
3.5零序磁通引起的局部过热
零序磁通是主磁路周围的故障，与漏磁通形成原因不同，但是引起过热故障的现象和检出方法与漏磁通引起的局部过热故障类似。
3.6油道堵塞及潜油泵磨损
油箱中有异物使得油道堵塞局部散热不良而引起过热，潜油泵磨损使金属粉末堆积底部形成桥路。这些故障几率很小，但是也不可忽视。
4结语
变压器油色谱与电气试验相结合的综合诊断需关注多方面因素影响。总之，具体问题具体分析，有针对性地指导变压器运行，及时发现变压器潜伏性故障的事故隐患，减少变压器损坏事故，进而确保电网安全的稳定运行。
参考文献
[1]张鹏飞，周力行，张倬栋.变压器油色谱混沌特性的过热故障分析及预测[J].高压电器，2019，55（08）.
[2]郭雅辉.变压器油色谱在线检测与故障诊断研究[J].科技风，2018（13）.
[3]申显权，景晓刚，刘京可.电气试验在变压器故障分析中的实践[J].百科论坛电子杂志.2019，（4）.
[4]张雨婷.变压器油色谱分析中试验误差分析[J].卷宗.2018，（30）.
[5]鲁茜.论变压器油色谱与电气试验相结合综合诊断过热故障[J].探索科学.2019，（10）.
作者介绍：
陈岗（1989.11.02-）;男;陕西宝鸡;汉;本科;主检修员;助理工程师;变压器油色谱检测与电气试验;国华（哈密）新能源有限公司。