1引言

  当变压器油中特征气体达到国家标准的注意 值时，应进行追踪分析以便进一步判断变压器内部 运行状态(如故障发展趋势)，从而决定设备是否继 续运行。追踪分析是在变压器运行状态下进行的非 正常周期检测，如何决定追踪分析的时间是首要分 析的问题。如追踪分析的时间太短(产气速率计算 公式中的  小)，特征气体的色谱分析数据变化不 明显，追踪分析无意义；追踪分析的时间太长( 大)，有可能在追踪分析的时间未到时设备已发生 故障 (设备安全不能保证)，追踪分析就失去了意 义。下面就追踪分析时间与故障类型、性质以及发 展趋势的关系进行探讨。

2决定追踪分析时间的因素

   2．1  故障的类型

      变压器内部故障类型可分为电性、热性及复合 性(即同时存在电性和热性，如电弧放电兼过热)三大类。“改良的三比值法”是判断变压器故障类型和 性质的主要方法之一。该方法是根据变压器油中五 种特征气体的三对比值 (CzHJCzH 、CHJH：和 C：HJ C H )对变压器内部故障类型和性质进行诊断。通过 对三比值法的研究可发现，决定变压器故障类型的 是{dy}对比值：C2HJC2VL,；即当C2HJC2H4>0．1时，变 压器故障类型为电性或复合性 ；当 C2H2／C2H4<0．1 时，变压器故障类型基本上为热性(5组编码中有 4 组编码是过热，仅有一组为局部放电)。因此，从安全 上考虑，基于电性及复合性类型故障对变压器破坏 的严重性，当变压器油中 CzHJC2H >0．1时，对设备 的追踪分析时间要比CzHJC：H <0．1的热性故障设 备短。同时，变压器故障的发生过程及诊断经验也表 明，热性故障一般是电性故障的前期表现，而电性故 障是变压器故障的最终表现 (如绕组因长期过热破 坏了固体绝缘，{zh1}发生匝问短路放电)。

   2．2 故障的性质

     “改良的三比值法”编码规则及所对应的变压器 故障性质和实例表明，相同类型故障可能具有不同的性质。如热性类型的故障具有低温(低于 300％)、中温(300~C-700％)和高温(高于 700~C)三种不同性质，应根据故障性质的严 。 重程度 (故障点的温度)决定追踪分析时 3 间，即追踪分析的时间随故障点温度的升 高而缩短。电性类型的故障在性质上分为 低能量放电、低能量放电兼过热、电弧放电 以及电弧放电兼过热四种 (共 4组编码)。 1 由于电弧放电属于高能量放电，因此 ，电性 类型的故障仅存在低能量放电(含复合性) 和高能量放电(含复合性)两种性质。在追 踪分析时间上，后者无疑应比前者短。

   2．3 故障的发展趋势

      国家标准推荐的变压器故障发展趋势 预测方法是考察特征气体的产气速率『其实 质是 =( —G。)／At=dC]dt]。通过回归分析 将故障发展趋势归纳为三种典型模式，即：(1)正二 次型：C =at +bt+c( O)，即产气速率 y=at+b不断增 大，与时间成正比，这种故障增长模式往往非常危 险。(2)负二次型，产气速率的变化规律与模式(1) 相同，只是 a<O，即气体增长到一定程度后不再发生 显著变化。(3)一次型，即线性增长模式。这是一种 与稳定存在的故障点相对应的产气模式，特征气体 的变化规律为Ci=kt+j，产气速率为固定的常数 。通 常认为只有当故障产气率 k或 C 大于注意值时才 认为故障严重。基于以上的研究分析可知，对于故 障发展趋势为模式(1)的设备(这类故障往往具有 突发性)，追踪分析的时间应最短；故障发展趋势为 模式(2)的设备，追踪分析的时间可视特征气体的 变化而延长或缩短；故障发展趋势为模式(3)的设 备，追踪分析的时间应最长。 

    2．4 特征气体含量及排列变化关系

       笔者在对文献[4】和文献[5】研究的基础上，结合 诊断经验提出了根据特征气体变化关系确定追踪 分析时间的方法。图 1为 7种特征气体(H 、CO、 CO2、CH4、C2H4、C2H6和 C2H2)及总烃(Cl+C2)含量(取 其含量的对数，即：lgC)与时间(t)关系图，将特征气 体注意值的对数作为纵坐标(1gC)，图中虚线表示 H2、C。+C 及 C H 注意值的对数。图 1直观地反映了 某一变压器油中特征气体的变化情况(包括故障发 展趋势)，弥补了仅有单一特征气体变化趋势不能 综合比较(分析)的不足；同时由于烃类特征气体排 列变化关系的显示 ，为追踪分析提供了时间的选 择。这是基于烃类气体及 H 的产气速率和油裂解的 程度依赖于温度(故障释放的能量)的热动力学说。 因此，正常状态下运行的设备，烃类特征气体含量的 排列关 系为：CH4>C 6>C2H4>C2H2或 C2H6>CH4> C H4>C H (此时C H：含量为 0)，可采取正常分析周 期。当设备内部异常时，烃类特征气体含量排列关系 会发生变化。C H 和C H 排序越靠前(即高温过热 的特征气体 C H4和电弧放电的特征气体 C H 成为 烃类气体的主要组成)，设备内部故障越严重，故障 最严重时C H 可排列为{dy}。

    2．5 故障区域图

      当变压器内部存在高温过热或放电故障时，绝 大多数情况下C HdC H6>3，比值编码为 2。于是，可 选用三比值编码中的其余两项(CHJH 、C HJC H4) 构成直角坐标系，以CHdH 为纵轴，C H2／C2H 为横 轴，即构成T(过热)D(放电)图。TD图能够直观地反 映变压器内部故障所处的位置(轻微过热区、中等过 热区、高温过热区、电晕放电区和电弧放电区)，因 此，可以根据故障所处的区决定追踪分析时间。TD 图的{zd0}优点是可根据多次检测(追踪分析)的结果 在图上显示故障的发展趋势和严重程度，以便灵活 掌握追踪分析时间及决定是否停止运行，如处于电 弧放电区的变压器必须停运检查。

    2．6 故障回路

       总烃安伏法是基于变压器负载变化与总烃变化 量的关系来判断变压器故障回路的有效方法。当磁 路设备出现故障时，总烃的变化量与电压有效值的 平方成正比，即：X=k +6；当导电回路出现故障时， 总烃的变化量与电流有效值的平方成正比。即： = ， +6。因此，在追踪分析时，可通过改变变压器负载 的方法考察总烃的变化量来确定故障回路。如减小 变压器负载时，追踪分析的总烃产气率下降，说明 总烃的变化量与负载电流有关 ，故障点在导电回 路 ；如减小变压器负载时，追踪分析的总烃产气率 不变或上升，说明总烃的变化量与电压回路有关， 则故障点在磁路。由于导电回路故障比磁路故障对 设备的破坏性更大、更危险，因此，在追踪分析时间 上导电回路故障应比磁路故障短。

3故障实例

    【实例1】 根据特征气体含量及排列变化关系 可以决定追踪分析时间 我局某牵引变电所 1号牵 引变压器(型号：DFL一15000／110；油质量：6．28t；油 保护方式：隔膜密封式；冷却方式 ：ONAF；受 电时 间：1980年 8月)的追踪分析经历表明这一方法的 实用性。1号牵引变压器色谱追踪分析数据如表 1 所示。由表 1数据可以看出，在 2000年 3月 16日 的分析数据中，总烃(C。+C )超过注意值，总烃中变 压器高温过热的特征气体 C H 是主要成分，烃类气 体含量的排序为 C2H4>CH4>C2H6>C2H2(其中 C2H2为 O)。因此，决定二个月追踪分析一次。2000年 5月 3 日的追踪分析数据中出现了C H ，烃类气体含量的 排序改变为 C2H4>CH4>C2H2>C2H6。根据总烃变化量 与故障回路关系的判断方法，在变压器运行负载稳 定的状态下，总烃含量增长，总烃{jd1}产气速率 为 2．23mL／d表明故障原因在变压器磁回路。基于 C H 的出现表示故障点温度的升高，一个星期后再 次进行了追踪分析，在追踪分析数据中虽然 C H 没 有增长，但总烃含量仍在继续增长，{jd1}产气速率 为 3．5mL／d，显然故障原因在磁回路的判断可信。 在此前提下将追踪时间暂定为二个月。 由表 1数据可知，二次追踪分析数据中C H 没 有增长，磁路原因导致过热的特征气体 C H 增长并 且是总烃变化量增大的主要成分 ；为此将追踪分析 时间缩短为一个月。2000年 9月 15日的追踪分析数据中C2H2增长了 201xL／L、C2I-I4增长了61 IJ／L；烃 类气体含量的排序虽然没有改变，但在特征气体含 量及排列变化关系(图 1)中 C H 是烃类气体中增 长幅度{zd0}的，同时H 呈线性增长趋势。此外，表 1 中6次追踪分析数据在故障区域图中的变化过程 由过热 1区发展到过热 2区，直至 2000年9月 15 日的追踪分析数据接近放电 1区。综合以上追踪分 析，判断 1号牵引变压器内部存在高温过热故障 (故障点的温度在 1 000~(2以上)，在随后的吊罩检查 中发现 ：紧固铁心的螺丝松动约一螺距(约 5ram)； 缠绕在 110kV高压引线外白布带表面有多处黑点 ({zd0}点直径约 12ram)。这台变压器经滤油和紧固 铁心螺丝后投入运行，一个月后的色谱分析数据正 常(如表 1所示)，说明故障已排除；直至 2002年 12 月牵引变电所扩能改造更换前仍正常运行。因此 这是一起因铁心松动而导致的高温过热故障，而缠 绕在高压引线上白布带表面黑点不是故障点。说明 色谱分析数据和追踪分析时间的选择及故障判断 正确。 【实例2】 根据TD图结合总烃安伏法决定追 踪分析的时间。某牵引变压器(型号：SFY7—63000／ llO，油质量 ：22t，油保护方式：隔膜密封式；冷却方 式：ONAF，投入运行时间：1992年 12月)。2006年7 月 l1日运行中的2号主变压器突然发生轻瓦斯动 作，立即进行了电气试验及油样色谱分析。电气试 验未检出异常；油色谱分析数据采用“三比值法”判 断，编码组合数为 1、O、2的故障性质是电弧放电， TD图显示故障在放电 1区。对 2号主变压器的相关 电气试验，本应在直流电阻测试中发现问题 ，但因 故测试正常。因此，进行了滤油处理，并于 2006年 9 月 16日投入空载运行 48h后取样进行了色谱分 析，继续空载 72h后再次取样进行了色谱追踪分 析。2号牵引变压器色谱追踪分析数据及三比值编 码如表 2所示。 表 2中的检测数据表明，空载运行 48h和 72h的2号主变压器油中残存 气体(滤油处理不彻底)含量变化不大。 2号主变压器空载 72h后总烃 (C。+C ) {jd1}产气速率  为 0mL／d，说明变压器 内部故障(气体继电器动作原因)与磁 路没有关系，即故障与导电回路相关。2 号牵引变压器负载 24h后特征气体产 气速率如表 3所示。表 3说明2号主变 压器负载 24h后的特征气体{jd1}产气 速率  大大超过国家标准提出的注意

4 结束语

   障类型和性质判断的正确率。本文中介绍的 方法及追踪分析的经验表明，在油中特征气 体追踪分析时间的选择上有以下三点认识。 (1)当变压器故障类型确定为热性且特 征气体中没有C H 时，建议追踪分析时间 不超过2个月。在追踪分析中考察特征气体 中H 含量和烃类气体排列变化。如 C H 、 C H 和 H 变化不明显 ，追踪分析时间不 变；C H 增长，可将追踪分析时间缩短为一 个月；初次出现 C H ，追踪分析时间不得超 过 7天；C H 增长且达到注意值时建议停 运检查。 (2)当变压器故障类型确定为电性且处于放电 区(TD图示或气体比值的立体图示)时，建议追踪分 析时间不超过 3天。在追踪分析中考察特征气体中 C H 的变化：如 C H 增长且达到注意值时可立即停 运检查。 (3)尽管目前判断变压器故障的方法和手段在 不断进步，但变压器故障的表现特征非常复杂；在追 踪分析时间的选择上仍取决于判断者的经验。因此， 积累追踪分析数据、总结故障诊断经验以及研究可 靠方法是 DGA继续研究的课题。

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