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變壓器在電力系統(tǒng)中是最重要的設備之一，更是電網(wǎng)系統(tǒng)中的核心元件，故障會直接對整個電網(wǎng)的可靠性和系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生嚴重影響。因此，開展變壓器故障早期診斷，對保證變壓器長期安全可靠運行，減少不必要的停用，防止設備燒損事故，避免重大經(jīng)濟損失具有極為特殊的意義。我國電力系統(tǒng)使用的主變壓器多為油浸式變壓器，其內部變壓器油和固體絕緣材料由于受電場、熱、濕度、氧等因素的影響，會逐漸老化、分解，產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體、一氧化碳和二氧化碳等氣體，且大部分溶解在油中。當變壓器內部存在潛伏性故障或故障加劇時，油中溶解氣體數(shù)量會相應增加。顯然，故障氣體的組成、含量和產(chǎn)氣速率是診斷變壓器故障存在、發(fā)展以及故障性質的重要依據(jù)，通過檢測變壓器油的色譜情況，對早期診斷變壓器的內部故障和故障性質，提出針對性防范措施，實現(xiàn)安全生產(chǎn)至關重要。
變壓器的內部故障一般可分為兩類：即過熱故障和放電故障，過熱故障按溫度高低，可區(qū)分為低溫過熱，中溫過熱與高溫過熱三種情況；放電故障又可依據(jù)能量密度的不同，可分為高能量放電、低能量放電和局部放電三種類型。至于機械性故障及內部進水受潮等，將最終發(fā)展為電性故障而表現(xiàn)出來。
過熱故障是由于有熱應力所造成的絕緣加速劣化。如果熱應力只引起熱源外絕緣油的分解，所產(chǎn)生的特殊氣體主要是甲烷和乙烯，二者之和一般占總烴的80％以上，而且隨著故障點的溫度升高，乙烯所占比例將增加，嚴重過熱會產(chǎn)生微量乙炔。當過熱涉及固體絕緣材料時，除產(chǎn)生上述物質外，還產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳，若無CO、CO2，就可能屬裸金屬局部過熱性故障。
放電故障是在高電應力作用下所造成的絕緣劣化。高能量放電故障，又稱電弧放電故障，這種故障產(chǎn)氣量大、氣體產(chǎn)生劇烈，運用測定油中溶解氣體的方法不易對其進行預診斷，往往是在出現(xiàn)故障后，我們才可根據(jù)油中氣體、瓦斯成分的分析，對變壓器故障的性質和嚴重程度進行診斷。高能量放電故障氣體主要是乙炔和氫，其次是乙烯和甲烷；若涉及固體絕緣，CO的含量也較高；低能量放電故障一般是電火花放電，其故障氣體主要是乙烯和氫。由于其故障能量較小，總烴一般不會高；局部放電故障產(chǎn)氣特征是氫成分最多（占氫烴總量的85％以上），其次是甲烷，局部放電的后果是絕緣老化，如任其發(fā)展，會引起絕緣損壞，甚至造成事故。
變壓器內部故障診斷方法
1.測定故障特征氣體含量（分析數(shù)據(jù)）并與油中溶解氣體含量的注意值進行比較。若氣體濃度達到注意值（總烴、氫注意值均為150ppm，乙炔的注意值為5ppm），就應引起注意加強跟蹤分析，查明原因。
2.雖然注意值在反映故障的概率上有一定的可參考性，但由于受到油中氣體含量、變壓器容量、運行方式、運行年限等相關因素的影響，僅僅根據(jù)注意值的分析結果還難以正確診斷變壓器故障的嚴重性，絕不能作為劃分設備有無故障的唯一標準。在此基礎上，還應充分考慮產(chǎn)氣速率等方面的影響，對所診斷的變壓器和查對的特征氣體應有所側重、有所區(qū)別。只有這樣，我們才可根據(jù)分析進一步確定變壓器有無故障，并對故障的性質作出初步的估計。產(chǎn)氣速率與故障能量大小、故障部位以及故障點溫度等情況直接相關。通過測定故障氣體產(chǎn)氣速率，便可對變壓器內部狀況做進一步的診斷。
3.為弄清氣體產(chǎn)生的真正原因，避免非故障原因所帶來的誤判斷，在變壓器故障診斷時，我們還應全面了解所診斷變壓器的結構、制造、安裝和運行、檢修以及輔助設備等諸多方面的情況，結合色譜分析數(shù)據(jù)進行綜合分析，以便正確診斷變壓器有無故障。
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武漢天立華高電氣設備有限公司
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