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摘要：主变油质化验主要有外状、水溶性酸PH值、酸值、闪点、水份、界面张力、介质损耗因素、色谱分析等，本文主要就主变油的色谱分析，进行变压器故障方面的探讨。
关键词：色谱分析；油质化验；事故
引言
变压器油中溶解气体分析法是用气相色谱法对不停电情况下所采集的运行中充油电器设备内的油样进行溶解气体分析，并根据分析结果来判断电器设备运行状态的一种方法。变压器油中溶解气体的色谱分析法，能早期发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障，是监督与保障设备安全运行的一个重要手段。
1电力变压器的内部故障类型
电力变压器的内部故障主要有过热型、放电型及绝缘受潮等类型。过热型故障是由于设备的绝缘性能恶化、油等绝缘材料裂化分解，又分为裸金属过热和固体绝缘过热两类。裸金属过热与固体绝缘过热的区别是以CO和CO2的含量为准，前者含量较低，后者含量较高。放电型故障是设备内部产生电效应（即放电）导致设备的绝缘性能恶化，又可按产生电效应的强弱分为高能放电（电弧放电）、低能量放电（火花放电）和局部放电三种。
1）发生电弧放电时，产生的气体主要是乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体。这种故障在设备中存在时间较短，预兆又不明显，因此一般色谱法较难预测。
2）火花放电，是一种间歇性的放电故障。常见于套管引线电压对未固定的套管导电管、均压圈等的放电；引线局部接触不良或铁心接地片接触不良而引起的放电；分接开关拨叉或金属螺钉电位悬浮而引起的放电等。产生的气体主要为乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体，但由于故障能量较低，一般总烃含量不高。
3）局部放电主要发生在互感器和套管上。由于设备受潮，制造工艺差或维护不当，都会造成局部放电。产生的气体主要是氢气，其次是甲烷。当放电能量较高时，也会产生少量的乙炔气体。变压器绝缘受潮时，其特征气体H2含量较高，而其他气体成分增加不明显。值得注意的是芳烃含量问题。
2色谱分析诊断的基本程序
1）首先看特征气体的含量。若H2、C2H2或总烃有一项大于规程规定的阈值的20%，应先根据特征气体含量作大致判断。主要的对应关系是：(1)若有乙炔，应怀疑电弧或火花放电。 (2)氢气很多，应怀疑有进水受潮的可能。 (3) 总烃中烷烃和烯烃过量而炔烃很少或无，则是过热的特征。
2）计算产生速率，评估故障发展的快慢。产气速率是指每个运行小时产生某种气体组分体积数的平均值，其单位为mL/h，特征气体在绝缘油中的扩散是在整台变压器油中，从密度大的区域向密度小的区域转移，其扩散速度愈快，说明该组特征气体浓度愈高。根据这一理论，可以推出一个规律：故障点的特征气体含量越高，扩散的速度越快；距离故障点越远，特征气体含量越低，扩散速度则越慢。因此，可以根据特征气体产气速率的变化来判断故障的发展趋势。
3）通过分析气体组分含量，运用气体的三对比值判断电气设备的故障性质: 变压器在运行中固体绝缘老化会产生CO和CO2。同时，油中CO和CO2的含量既与变压器运行年限有关，也与设备结构、运行负荷和温度等因素有关，因此目前导则还不能规定统一的阈值。
4）核对设备的运行历史，并且通过其他试验进行综合判断。
3油中主要气体含量超注意值时故障分析方法
在判断设备内有无故障时，首先将气体分析结果中的几项主要指标。（见表1）进行比较。
3.1当任一项含量超过见表1值时都应引起注意。但是这些见表1值不是划分设备有无故障的唯一标准，因此，不能拿标准死套。如有的设备因某种原因使气体含量较高，超过表1值，也不能断言判定有故障，因为可能不是本体故障所致，而是外来干扰引起的基数较高，这时应与历史数据比较。如果没有历史数据，则需要确定一个适当的检测周期进行追踪分析。
3.2实践证明，故障的发展过程是一个渐进的过程，老满城变电站2号压器投运前总烃已超标，连续跟踪以来变压器色谱相对稳定产气速率也不高。有可能变压器油本身总烃就过高，安装时未进行真空注油。就有可能将正常的变压器误判断为故障变压器，造成不必要的经济损失。
3.3若油中含有氢和烃类气体，但不超过表1值，且气体成分含量一直比较稳定，没有发展趋势，则认为变压器运行正常。
4色谱分析各指标研究
4.1变压器油中产生氢气的原因
110 kV及以下电网中的变压器和互感器所用的变压器油一般都是25号变压器油,属于石蜡基油。石蜡基油中烷烃比例较大,烷烃类油化学性质比较稳定,抗氧化性能好,但是耐热性能较差,尤其在电场作用下容易发生脱氢反应。石蜡基变压器油在受到电磁场的作用下,部分烃分子发生裂解而产生气体,这部分气体以微小的气泡形式从油中释放出来。随着小气泡数量增多,它们会相互连接形成大气泡。由于气体与变压器油之间的电导率有很大的差异,在高电场的作用下,变压器油中会产生气隙放电的现象,造成设备绝缘的损坏。
4.2水分对变压器油的影响
通常变压器油中的水分主要是由于变压器受潮产生水引起的。因为水呈强极性,在电场作用下水分子发生极化而形成偶极子,并按电场方向转动而形成泄漏电流较大的水桥,进而引起水分子汽化而生成气泡。客观上,如果色谱分析仅发现氢气含量超标,而其它成分并没有增加时,可大致先判断为设备受潮。为进一步判断,可加做微水分析。导致水分分解出来有两种可能:一是水分和铁产生化学元素反应;二是在高电场作用下水分子分解。设备受潮时固体绝缘材料含水量比油中含水量要大100多倍。而氢气含量高,大多是由于油、绝缘纸内含有气体和水分,所以在现场处理设备受潮时,仅靠使用真空滤油法不能持久地降低设备中的含水量。
4.3活泼金属促进变压器油脱氢反应
变压器油中H2含量超标的原因很多。变压器油中含有水,可以与铁作用生成H2,即3H2O+2Fe→3H2+Fe2O3。过热的铁心层间油膜裂解也产生H2。在加工、焊接不锈钢时吸附的H2在变压器油中又会慢慢释放。在电场作用下,水可发生电解产生H2, 2H2O→2H2+O2。变压器油本身也会溶解H2。
5结束语
以上几例实例说明,气相色谱分析法虽然是发现潜伏性故障的一种较为完善的手段,但是当特征气体值出现异常时,不可根据三比值法草率作出判断,必须结合现场实际、电气试验结果、设备运行状况及相关设备情况进行分析,还需持续跟踪、研究试验数据变化趋势,以便找出数据异常的真正原因。
参考文献
[1]《DL/T722-2000,变压器油中溶解气体分析和判断导则》，中国电力出版社.
[2]《变压器油及相关故障诊断处理技术》，中国电力出版社.
论文作者:徐跃军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/16
标签：气体论文; 变压器论文; 含量论文; 故障论文; 设备论文; 色谱论文; 氢气论文; 《电力设备》2017年第4期论文;