0引言

在新能源发电站中，变压器担负着输送、配电电力的重任，因此，变压器的安全性显得尤为重要。变压器油中发生故障时所生成的气体是比较复杂的，要按照 DL/T722-2014 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》的要求，充分利用其组成标准、分布特点，来全面判定变压器的工作情况，从而准确地评价设备的工作情况和健康情况。

本文对变压器故障分类、特征气体来源、变压器油日常检测方法等方面展开了论述。以实际发生的案例为基础，可以对变压器的故障类型和故障部位做出正确的判断，这可以有效地避免二次事故的发生，为后续研究故障发生的原因提供了依据，方便了进行精准检修，还可以提升设备的可靠性，确保安全生产。

1概况

1.1变压器的故障分类

在电力系统中，变压器的失效主要有三种：过热，放电，受潮。其中，过热失效是由于温度应力引起的加速老化现象。按其热点温度可划分为低温（<300℃）、中温（300℃~700℃）和高温（>700℃）三种类型，若其只使绝缘油发生裂解，则生成以甲烷、乙烯为主的特种气体，严重时可生成微量的乙炔气。放电故障可划分为三类：低能量放电，高能量放电，弧光放电，有时还可伴有过温故障。

这一失效将使溶解气的浓度迅速升高，并生成了以乙炔和氢气为主的特殊气体。高能量放电过程中，特征气体迅速释放，发生剧烈的反应，在未充分溶于绝缘油的情况下，进入气体继电器内部，导致气体保护动作。在实际应用中，常采用相间闪络，线圈熔断，分接头电弧等方法来判定放电故障。我国目前所用的变压器，大都是密封性能较好的变压器，在潮湿、多雨和高湿度条件下，其密封性能一般不会受到太大影响。在变压器油的色谱分析中，当氢气和二氧化碳的含量突然增大，而其他组分气体的含量没有明显变化的时候，应该对该设备内部油样进行水分测试，以水分测试结果与色谱数据相结合，来判断溶解气体中氢气含量的突然增大是否是由于受湿造成的。

1.2变压器油中溶解气体的来源

在变压器油发生放电故障或者过热故障的时候，部分C-H键和C-C键断裂[2]，形成H2和低分子烃类气体，包括CH4、C2H6、C2H4、C2H2等，也有可能形成碳的固体颗粒及碳氢聚合物，油自身氧化也会生成少量的一氧化碳和二氧化碳，应该结合实际情况来判断。

在固体绝缘材料的分解过程中，还会释放出一部分的气体。在变压器的内部，有纸、层压纸板和木块等，这些物质都是纤维素物质。纤维素是一种由较多的葡萄糖单体构成的长链状高聚合碳氢化合物，聚合物在高于105℃的时候，就会发生裂解，当超过300℃的时候，它就会完全裂解并碳化。高分子在形成水的过程中，伴随着一氧化碳、二氧化碳、微量的小分子碳氢化合物的生成。

所以，在平时的检查工作中，要经常检查变压器油中糠醛的含量，以此来判定绝缘纸及其它固体绝缘物的老化。当变压器油中含水量高时，会与设备中的铁质物质发生反应，在高温和油中存在溶氧的情况下，设备中的涂料在不锈物质的催化下，同样会产生大量的氢气。为此，在新装置投入运行后，必须对新装置的油品进行真空过滤，以避免新装置与油品发生反应而生成氢，同时要尽量降低变压器油品中的微粒含量，并定期做新油品的物理化学测试，以保证各种测试结果符合标准。

1.3绝对产气速率和相对产气速率

在一般条件下，由于变压器油中所含的可溶性气体成分含量很少，所以其数值波动很小。当变压器油色谱分析中突然出现异常数据时，比如下一次分析时，某一个组分的数据突然增大，或者在色谱分析时出现了乙炔组分，都要引起工作人员的重视，及时取样复核并跟踪分析。除此之外，如果氢气含量超出了规定的标准，而其它的成分数据都在正常的范围之内，那么就可以对一次绝缘油进行水分分析，如果水分含量过高或者超出了标准，那么就可以解释为受湿，如果氢气含量没有明显的增加，那么就可以被认为是正常的。按照 DL/T722-2014 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中关于运行状态下设备油中溶解气体含量的关注值，首先对该数据进行是否超过关注值的判定，若没有超过关注值，就可以计算出该变压器的绝对和相对产气率，从而判定该变压器有无潜伏性故障，若已超过关注值，则采用三比方法判定故障类型[3]。

2变压器故障诊断方法

从有关的规范我们知道，220 KV及其一下的变压器规格，其绝缘油中的烃类气体总量或者氢气含量不得超过150 uL/L，或者内部乙炔气体溶解量不得超过5 uL/L。如果这两项指标中有一项高于以上标准，则不能作为判断故障的惟一依据，还需采取相应的措施来确定具体的异常原因。目前常用的故障诊断方法主要有两种：

2.1特征气体法

变压器的故障类型有很多种，不同的故障会有不同的气体异常情况。表1进行了详细的列举，我们可以参考表1来判断具体故障类别进行修理。

2.2改良三比值法

改进的三比法是将五种燃气中的三种燃气进行比较，从而判断出三种燃气的故障。一般情况下，在燃气值出现异常的情况下，采用这一类的方法，对电力设备的故障类型作进一步的诊断。具体的参考如表2表3所示：

3变压器故障诊断实例——以110kV变压器故障为例

3.1变压器基本情况

在对一台110 KV变压器的绝缘油油层析分析过程中，发现其内含的乙炔气组分超过了正常值。经对其进行了初步的检查，发现其内部有明显的电弧现象。

3.2故障分析过程

经过检测，110kV变电站中2号主变压器中乙炔含量超出了正常数值。技术人员进行采样化验分析后进行了色谱分析，分析结果如表4所示。

经色谱分析，总烃类含量较高，且含量较高。通过对2号变流电感的测试，通过对比表1，可以看出2号变流电感跳闸的原因为油纸绝缘过热。从表2、4中可以看出，该变压器的故障形式是温度过高（700℃以上）。

变压器高温过热的原因多种多样，要想更好地对变压器的故障进行诊断，应以油色谱分析结果为依据，并与高压测试结果相结合。完成了2号主变体的绝缘试验，高、低压线圈的直流电阻试验，以及变压器线圈的介电损耗试验，并测定了变比误差；完成了开关的绝缘、回路电阻、变流器的绝缘测试。所有的高压测试都是合格的，没有出现任何不正常现象。由于高压测试没有出现任何的异常，继电保护装置的校验也是正常的，主变的空载也是正常的，所以，在那天的负载超过11 MW之后，在18时13分之后，2号主变就被投入到了电网中，并且开始了带负荷的运行。但还不到一个星期，二号变压器又一次跳闸了。

2）另外2号主变压器存在比例差动，变压器本身重瓦斯差动保护出现跳闸的情况。经过油色谱分析的结果如表5所示：

经检测，变压器绝缘油中氢、乙炔及总碳氢化合物含量均超过国家标准。而在绝缘油中，一氧化碳，二氧化碳，氢气，乙炔，乙烯，甲烷等物质的含量都比较高。而从上面的表1中的数据来看，这类现象大多出现在放气故障中。如果用三比法来判断，则可以确定这是一次低能放电。根据以上推论，技术人员对变压器进行了高压测试后，发现其结果是正常的。而根据以上放电异常的推论，则需要对变压器进行吊罩检测，从而确定具体的故障位置。

4结语

在此基础上，本文提出了一种新的变压器故障诊断方法——油色谱分析法。并结合本论文的研究实例，指出采用这种在线方法，可以提高故障诊断的效率，因而具有高度的可行性。

参考文献：

[1]GB/T7525-2001.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[2]廖怀东.变压器油色谱分析及故障判断[J].高电压技术，2006，32（1）∶112-113.

[3]韩长利，仇明，李智.用油色谱分析方法检测变压器故障[J].变压器，2011，48（8）∶57-60.

[4]徐康健，钟俊武.一台500kV变压器油色谱分析数据异常的故障诊断与检查[J].变压器，2010，47（9）∶72-74.