變壓器作為電力系統(tǒng)的核心輸變電設(shè)備，絕緣劣化引發(fā)的故障占設(shè)備總故障的70%以上，如何通過(guò)非停電檢測(cè)快速完成變壓器故障診斷？變壓器油色譜分析中的三比值法，是當(dāng)前電力運(yùn)維領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的高效實(shí)用技術(shù)。

一、應(yīng)用場(chǎng)景導(dǎo)入

2025年*電網(wǎng)運(yùn)維巡檢報(bào)告顯示，采用絕緣油氣體分析的變壓器故障預(yù)判準(zhǔn)確率，較常規(guī)停電試驗(yàn)提升42%【1】，三比值法作為油色譜分析的核心判斷工具，主要適用于四類(lèi)場(chǎng)景：一是變壓器定期預(yù)防性試驗(yàn)中的絕緣狀態(tài)篩查，可在不停電條件下完成潛伏性故障排查；二是運(yùn)行中變壓器出現(xiàn)油溫異常、異響、差動(dòng)保護(hù)告警等信號(hào)后的緊急故障排查；三是新安裝或大修后變壓器的投運(yùn)前性能核驗(yàn)，排除安裝或檢修過(guò)程中遺留的絕緣缺陷；四是新能源場(chǎng)站、軌道交通、石化等高供電可靠性要求場(chǎng)景的升壓變動(dòng)態(tài)絕緣監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)故障的早發(fā)現(xiàn)、早處置。

二、前期準(zhǔn)備與校驗(yàn)

開(kāi)展基于三比值法的變壓器油色譜分析前，需完成三項(xiàng)準(zhǔn)備工作：一是油樣采集需符合DL/T 722-2021標(biāo)準(zhǔn)要求，采用密封玻璃注射器采樣，避免油樣接觸空氣導(dǎo)致特征氣體逸出，采集后需在48小時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)；二是油色譜分析設(shè)備需提前校準(zhǔn)，2026年電力設(shè)備檢測(cè)*新規(guī)范要求，每3個(gè)月需用標(biāo)準(zhǔn)氣樣對(duì)色譜儀進(jìn)行量程校準(zhǔn)，確保H?、CO、CO?、CH?、C?H?、C?H?、C?H?七種特征氣體的檢測(cè)誤差控制在±2%以?xún)?nèi)；三是完成檢測(cè)基線(xiàn)校驗(yàn)，排除載氣不純、柱溫波動(dòng)等因素帶來(lái)的檢測(cè)誤差，保證各氣體組分濃度檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

三、標(biāo)準(zhǔn)操作流程

三比值法的操作可分為四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化步驟，一線(xiàn)運(yùn)維人員經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可獨(dú)立完成：

第一步是特征氣體濃度校正，將油色譜分析得到的各氣體組分濃度（單位μL/L）扣除油樣背景值，再按照IEC 60599標(biāo)準(zhǔn)要求完成溫度校正，排除環(huán)境溫度對(duì)氣體溶解度的影響【2】；

第二步是比值計(jì)算，分別計(jì)算C?H?/C?H?、CH?/H?、C?H?/C?H?三個(gè)比值，按照規(guī)則完成編碼：比值小于0.1對(duì)應(yīng)編碼0，0.1-1區(qū)間對(duì)應(yīng)編碼1，1-3區(qū)間對(duì)應(yīng)編碼2，大于3對(duì)應(yīng)編碼3；

第三步是故障類(lèi)型匹配，根據(jù)三個(gè)比值的編碼組合對(duì)應(yīng)故障類(lèi)型，如編碼102對(duì)應(yīng)低于300℃的低溫過(guò)熱故障，編碼010對(duì)應(yīng)局部放電故障，編碼202對(duì)應(yīng)電弧放電故障，常規(guī)場(chǎng)景下三比值法的故障判斷準(zhǔn)確率可達(dá)85%以上；

第四步是交叉驗(yàn)證，結(jié)合變壓器的運(yùn)行年限、歷史負(fù)載率、過(guò)往檢修記錄對(duì)判斷結(jié)果進(jìn)行修正，如長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的變壓器出現(xiàn)過(guò)熱特征時(shí)，需先排除正常負(fù)載發(fā)熱的干擾。

四、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法

實(shí)操應(yīng)用中三類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)頻率較高，可對(duì)應(yīng)采用解決方案：

一是特征氣體濃度未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)注意值但比值異常的情況，2025年中國(guó)電力科學(xué)研究院的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該類(lèi)情況多對(duì)應(yīng)早期潛伏性故障【3】，需將油色譜分析檢測(cè)周期縮短至15天/次，跟蹤特征氣體增長(zhǎng)率，若連續(xù)兩次檢測(cè)增長(zhǎng)率超過(guò)DL/T 722規(guī)定的注意值，即可判定為故障存在；

二是多種故障特征疊加導(dǎo)致比值編碼混亂的情況，如同時(shí)檢測(cè)到過(guò)熱和放電類(lèi)特征氣體，可優(yōu)先參考C?H?的占比，若C?H?濃度超過(guò)5μL/L，優(yōu)先判定為放電類(lèi)故障，可搭配康高特金吒手持式多功能局放測(cè)試儀開(kāi)展帶電復(fù)測(cè)，進(jìn)一步定位故障位置；

三是新投運(yùn)或大修后變壓器出現(xiàn)乙炔超標(biāo)的情況，該類(lèi)乙炔多為安裝、大修過(guò)程中焊接作業(yè)殘留，可對(duì)絕緣油進(jìn)行脫氣處理后跟蹤檢測(cè)，若連續(xù)3次檢測(cè)乙炔濃度無(wú)明顯增長(zhǎng)，即可排除內(nèi)部故障。

五、安全注意事項(xiàng)

應(yīng)用三比值法開(kāi)展變壓器故障診斷過(guò)程中，需遵守三類(lèi)安全規(guī)范：一是油樣采集需在變壓器停電或低負(fù)載狀態(tài)下開(kāi)展，作業(yè)人員需嚴(yán)格遵守高壓作業(yè)安全規(guī)范，佩戴絕緣防護(hù)用具，避免觸電風(fēng)險(xiǎn)；二是油色譜分析過(guò)程中使用的氫氣、氮?dú)獾雀邏狠d氣，需存放在通風(fēng)陰涼區(qū)域，避免氣瓶暴曬引發(fā)泄漏、爆炸風(fēng)險(xiǎn)；三是判定為嚴(yán)重放電或高溫過(guò)熱故障時(shí)，需第一時(shí)間上報(bào)運(yùn)維方案，避免設(shè)備帶故障運(yùn)行引發(fā)變壓器燒毀、電網(wǎng)停電等安全事故。

六、長(zhǎng)效應(yīng)用維護(hù)建議

為保障三比值法的應(yīng)用準(zhǔn)確率，可建立三項(xiàng)長(zhǎng)效維護(hù)機(jī)制：一是建立單臺(tái)變壓器的油色譜分析歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，將歷次檢測(cè)數(shù)據(jù)、比值編碼、故障處置記錄統(tǒng)一存檔，方便后續(xù)開(kāi)展故障趨勢(shì)分析；二是每年組織運(yùn)維人員開(kāi)展三比值法實(shí)操培訓(xùn)，結(jié)合*新發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新判斷規(guī)則，降低人為誤判率；三是定期對(duì)油色譜分析設(shè)備開(kāi)展計(jì)量檢定，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為三比值法計(jì)算提供可靠依據(jù)。

七、實(shí)戰(zhàn)案例分享

2026年南方電網(wǎng)某220kV變電站開(kāi)展春季巡檢，常規(guī)停電試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)主變存在異常，絕緣油氣體分析得到的三比值編碼為2、0、2，判定為內(nèi)部存在電弧放電故障，運(yùn)維人員緊急安排停電檢修，發(fā)現(xiàn)繞組端部存在局部放電痕跡，及時(shí)處理后避免了主變燒毀事故，預(yù)估挽回經(jīng)濟(jì)損失超2000萬(wàn)元。

2025年西北某100MW風(fēng)電升壓站35kV箱變出現(xiàn)油溫異常告警，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展變壓器油色譜分析后得到三比值編碼為0、2、0，判定為300-700℃區(qū)間的中溫過(guò)熱故障，拆解檢查發(fā)現(xiàn)為分接開(kāi)關(guān)接觸不良，打磨處理后設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行，減少風(fēng)場(chǎng)停電損失超120萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

【1】 *電網(wǎng)有限公司. 2025年電力設(shè)備運(yùn)維巡檢白皮書(shū)[R]. 2025.

【2】 IEC 60599:2019, 運(yùn)行中礦物油浸漬電氣設(shè)備 溶解氣體和游離氣體分析解讀指南[S]. 2021更新版.

【3】 中國(guó)電力科學(xué)研究院. 變壓器油色譜分析故障診斷技術(shù)應(yīng)用報(bào)告[R]. 2025.