摘要：我国电力系统于20世纪60年代中期开始将色谱分析技术用于电力设备的故障判断。而且应用领域逐渐增大，迄今已遍及全国。在此之前，电力故障的故障检测主要依靠电气试验方法，电气试验方法需要设备停电才能进行，而且电气试验方法很难发现某些局部故障和缺陷。利用油色谱分析法分析绝缘油中溶解气体组分含量判断变压器故障一般不需要设备停电，而且对发现电力设备内部故障的早期诊断非常灵敏、有效，这正好弥补了电气试验方法的不足。特别是在当前电力系统实行对电力设备少停电的检修状态下，油气相色谱分析法在保障电力设备的安全运行上正发挥越来越大的作用。
关键词：色谱分析技术；变压器；潜伏性故障；
变压器作为电力系统中常用的设备，它的安全性能和工作性能在系统中占有举足轻重的地位。然而，随着变压器长期运行会出现各种各样的故障，所以就需要我们不问断地对变压器进行试验来判断其存在的异常和故障，通常判断变压器故障类型有电气检测法和化学检测法，单靠电气试验方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器内部某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。
一、色谱分析法判断变压器故障的原理
变压器的内部绝缘是采用油和纸作为绝缘材料，这些材料在热和电磁作用下会逐渐老化和分解，产生少量气体溶解在油中。正常情况下分解是缓慢的，但若有潜伏性过热和放电等故障，就会加快这些气体的产生速度使其浓度迅速增加。而变压器油是由碳氢化合物组成的有机化合物，在变压器的运行过程中，会伴随着一些气体的产生，例如：氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔等烃类和一氧化碳、二氧化碳等气体。当变压器正常运行时，会产生少量气体。而当变压器产生故障时，产生的气体量增大，其中，若故障点温度低，则会产生比例较大的甲烷气体，若故障点的温度升高，则会增大乙烯和氢气组分的量和比例，若故障点温度严重过热，则会产生乙炔，并伴随着二氧化碳和一氧化碳气体的产生。色谱分析法就是通过对变压器油中的这些特征气体含量的浓度的分析进而来判断变压器潜伏的故障的。
二、应用色谱分析技术判断变压器潜伏性故障
1.变压器出现故障时油色谱检测下的气体特征。变压器的内部构造决定了变压器所能溶解的气体种类和数量，变压器内的油分子是化学键连接、分离来产生作用的，这种化学键使得变压器中的油分产生各种产物。变压器正常运行时，它所散发的能量不能将化学键破坏，但是变压器一旦出现故障，故障发生时会产生能量，这些能量由于温度过高或电力过足，使得变压器内的油分解产生各种氢气和一些低分子，随着温度的不断增高、受热时间增长、放出的电量不断加大，这些低分子和氢气会产生较高的不饱和度，加快产生破坏化学键的物质能量，同时，故障区域的固体绝缘体因为高能量、高热量而发生了分解断裂，化学键断裂产生碳类化合物，这些碳类化合物含有较多的水分，一旦进入变压器内，就会导致变压器受潮进而发生局部放电的现象，生成氢气。以上是对变压器出现故障时的气体特征的一个总述，下面来具体分析变压器在不同故障下气体所呈现的特征。
2.变压器过热时故障中油气。变压器在运行过程中由于时间过长而使内部局部部分过热，从而造成变压器内的绝缘体性能下降，绝缘介质恶化速度加快，绝缘材料发生分解裂化的现象。过热故障也分为不同的等级程度，各种过热温度等级下产生的烃类气体含量是不同的，且产生的化学气体也是不同的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆轻度过热下，只会出现一些烃类气体并且固体绝缘体不会发生分解裂化的现象，而随着热量的增加和温度的升高，除了会产生一些小分子烃类之外，还会产生一些碳类化合物，如一氧化碳、二氧化碳等，使变压器内产生潮湿状况，造成变压器内线圈短路故障和固体绝缘体分解状况。
3.放电故障时油气。放电故障主要是指变压器设备内部产生的放电现象，放电导致变压器内的绝缘体性能恶化，放电能量级别不同，发生部位和产生后果也不同，低能量放电属于间歇性放电，高能量放电冲击力较大，能击穿固体绝缘体，而局部放电能量密度最低，常常发生在空气缝隙和磁悬浮带电体等位置。电弧放电经常发生在线圈匝间并会击穿固体绝缘层，这种放电能量较大、密度高，产生大量特征气体但是发生的时间较短且放电前的征兆不明显，色谱仪对此检测难度较大，变压器内部发生电弧放电时，油中溶解气体主要是一些烃类气体，由于电弧放电持续时间短，特征气体没有充足的时间溶解到变压器的油分中；火花放电是低能量放电的表现形式，产生的气体也主要是烃类气体，也会引发一氧化碳和二氧化炭的产生；局部放电是由于绝缘体较为薄弱且电场分布不均衡从而导致重复性击穿，主要产生的气体是氢气和烃类气体。总结上文可知，故障产生的气体特征与故障类型、故障的严重程度以及变压器内部的绝缘材料种类密切相关，但也可以知道各种特征气体中烃类气体出现的次数和数量最多，根据不同部位的故障点就会产生不同种类和不同量的烃类气体，有时涉及到固体绝缘体时，会产生碳类化合物，一氧化碳、二氧化碳等，这些都是变压器产生故障时会出现的气体特征。
三、展望
通过运用油气相色谱分析法判断变压器故障，有效的检测出了变压器早期存在的隐患和故障，从而为检修人员进一步处理提供了可靠依据。确保了设备以及整个电网安全稳定的运行。这就是我们运用油气相色谱分析判断故障的意义所在。但不得不承认色谱分析判断变压器故障也存在着一些不足。对未来，我们更应结合在线监测技术综合判断电力设备的故障，确保更高效、更准确、更精细的为设备的可靠运行保驾护航。变压器油色谱试验自上世纪八十年代推广应用以来，该技术已日趋成熟，而变压器油色谱在线监测装置的应用，对该技术提出了新的要求，为更好将变压器油色谱在线监测技术应用于生产实际，提升变压器油色谱试验管理水平，基于油气化学监督管理体系，确立在线监测工作流程的建立。建立变压器油试验数据库，重点对异常工况前后试验数据进行比对，分析异常工况下对变压器油及设备本体的影响，规范传统检测诊断方法中不科学的地方，使变压器油试验更加科学化、标准化、规范化、统一化。首先就是要明确油色谱检测技术的含义，并分析得出变压器出现故障时气体的特征，然后将油色谱技术与变压器故障气体特征充分结合起来进行具体的实验操作过程，操作过程中要注意一些注意事项和禁止做的事，仔细观察、认真记录数据、制成图画图表、分析数据图表，得出实验结果，使得更好地想出解决策略，使电力运行通畅。
油气相色谱分析法判断变压器故障的基本过程包括有无故障的识别和故障类型两方面，即先根据故障下产气的累积性(比较气体组分含量)和故障下产气的速率来判断设备内部是否存在故障；若认为可能存在故障，则再根据故障下产气的特征性和三比值法来判断故障性质或类型．同时也有些发生误判的原因，比如一些外因，所以还应综合考虑分析。
参考文献
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论文作者:赵莎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 色谱论文; 绝缘体论文; 潜伏性论文; 氧化碳论文; 《电力设备》2018年第15期论文;