摘要：运用变压器油色谱分析技术，可成功预防故障、判断故障原因以及运行状态，保证电力系统安全。本文重点围绕变压器油色谱检测技术，针对其异常原因进行详细分析，并阐述了相关处理措施，旨在为大型变压器的故障处理提供参考，从而保障电力系统的正常运行。
关键词：大型变压器；油色谱检测；异常；措施
前言
变压器运行状态监测中，开展定期的变压器油色谱分析是有效手段之一，针对溶解在变压器油中的气体成分以及含量进行分析，根据三比值法初步判断变压器故障，可以推断设备内部所出现的故障类型以及严重程度，并能够检测故障的发展趋势，有效的确保设备的安全运转。
1、变压器故障综述
通常情况下，电力变压器的绝缘材料应用的是纸板和油纸，如果变压器的油箱发生放电性、绝缘老化、热故障等问题，就会出现一些代表性的气体，而一部分气体可以溶解于油中，所以，在针对变压器不良情况进行分析时，可以开展油里代表气体的相关研究。
变压器中的气体依据形成原因的不同大概分为两类①正常的气体；②不良状态的气体。设备使用时，绝缘物质会出现一个逐渐变旧的趋势，这一过程中出现的气体属于正常气体；针对不良状态的气体，是指当设备表现出不良状态时，绝缘物质因为热和电的作用产生的气体。不良状态气体一般包含：H２、CH４、C２H２、C２H４、C3H6、C3H8等，其中CH４、C２H２、C２H４、C２H６含量的总和视为总烃，代表气体是指能够进行变压器异常原因分析的相关气体。
2、变压器油色谱分析
2.1基本原理
变压器油色谱检测技术所测量的是溶解于变压器油中的微量气体。当油中含有的少量气体通过某种介质的过程中，不同气体所吸引的介质程度不一样。对于气体分子，可能因为体积相对较小，在介质中比较容易出现相对位移。然而油分子的体积较大时，不易经过介质，所以会被阻隔。就此，运用这些微小的差异就能够实施油色谱分析。通过具体的检测变压器油溶解气体的含量，在获取相关的具体数据后，综合分析变压器的内部故障类型，这样能够有效的避免变压器造成损坏。
2.2变压器油色谱分析方法
（1）变压器油采样
在应用上述的色谱分析进行变压器内部故障的过程中，必须采取采样的方式，将适量的油体从变压器中取出，这一采样过程主要运用试管或注射器来进行。并且，还应当将采集的样品及时地盛装在容器中。另外，还应当保证油样储存容器的清洁性良好，避免杂质导致油样出现污染，进而影响最终的测量数据结果。
（2）分离气体
在结束采样操作后，应当将容器中所盛装的变压器油放置到脱气设备内部，完成变压器油的气、液分离操作，然后才可以有针对性地分析与检测气体的性质，进一步获取变压器内部相关故障问题的最终结果。
（3）鉴定器检测
变压器油内部气体的检测实施环节，可应用专业的气相色谱仪针对分离采集到的气体实施检测，获取气体化学成分和构成类型等的相关数据。与此同时，还应当将获取的数据转化成电子信息式的数据，并进行存档，具体实施中可通过利用现代化设备及数据库来实现数据信息的存储，便于后期开展高效的故障分析和探讨。
（4）判断故障类型
参照利用鉴定器检测所取得的变压器油中气体类别以及性质等的数据，分析判断变压器内部的实际的潜存故障，另外，还应当针对不同故障采取有针对性的处理措施来实施修复，以此确保变压器能够实现安全稳定运行。
3、变压器油色谱异常原因分析
3.1基于油色谱检测的变压器油中气体特征
变压器中的能量分布在一定程度上影响了变压器油中所溶解气体的组分种类和含量变化。众所周知，变压器油的分子之间有效结合在一起需要作用在原子间化学键之下，一般利用健长和键能表明化学键，该化学键是使得变压器油产生各种分解产物的重点。一般使用状态下的变压器，在运行的过程中所释放处的能量无法损坏变压器油的化学键，一旦变压器发生了内部故障，通常显著表现为局部过热、内部放电，这些故障所产生的能量就会导致变压器油出现分解从而出现各种烃类的低分子以及氢气。随着产生热分解的温度逐渐升高，持续加长受热时间，不断增长放电能量，而且不断扩大烃类低分子的不饱和度，产生二价键以及三价键的炔烃的速度也随之加快。另外，固体绝缘电介质在发生故障区域内在高能量的作用下产生分解、断裂，与此共识纤维素的化学键也发生断裂从而产生CO、CO2等碳类化合物。如果水进入变压器内部而使得变压器出现受潮状态时，水分以及杂质在内部构成的“小桥”将会形成局部放电现象，导致氢气的生成。
3.2特征气体变化与变压器内部故障的关系
（1）氢气H2的变化。变压器内部处于温度较高的状态下，H2含量通常都不会高于气体整体体积的27%。然而，随着温度不断上升，氢气含量会随之增加，但是因为氢气与其他气体的体积相比较而言较小，相比较来讲百分比出现降低。而变压器出现故障一般会存在热量释放的现象，一旦发生故障会释放出各种的的特征气体。因为碳氢键的键能相对低，所以少量的热就能够导致化学键断裂，所以气体生成中以氢气为优先。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，故障使其气体中氢气也是主要的成分。比如，当变压器内部出现进水现象导致设备受潮，这一长期形成的故障会存在一个氢气含量相对较高的特征。所以在判断的过程中，如果只是研究氢气所占的比例超出了正常范围，但是其他的气体却没有明显的异常，可以判断为变压器内部发生受潮，就此状况再实施细致处理。
（2）乙炔C2H2的变化。乙炔的生成通常需要放电的状态，假如变压器内部总是出现电弧放电，这就为大量产生乙炔创造了条件。在正常的情况下，乙炔为烃类整体气体总量的20%-70%，并且一般来讲乙炔的含量超过了甲烷。当在检测的过程中得知乙炔的含量明显增加而且处于一个不合理的比例状态，很可能因为变压器内部出现了短路导致开关过程中时常产生弧光放电。所以，一旦发现其他的特征气体处于比较正常的状态下，乙炔的成分明显升高，那么可以推测变压器内部存在频繁放点，需要展开电路及相关的开关设备的检修工作。
（3）甲烷CH4和乙烯C2H4的变化。在变压器内部的各种发热故障中，如果仅仅是发热部位的绝缘油发生了分解，那甲烷和乙烯二者都会升高，通常还会占据整个烃类气体的八成多。如果温度持续上升，则会产生乙炔，乙炔将取代这两种混合气体的体积。根据变压器的故障类型，可大致分为以下两种情况：第一，变压器内部运行出现了故障。变压器在运行过程中产生的能量，决定了故障气体的产生速率、组分及含量变化。当变压器油是因受热而分解时，变压器内部出现的能量将会促使某些C-C键、C-H键出现断裂，进而产生了烃类低分子气体（如CH4、C2H6、C3H8）和氢气。而当变压器油是因为设备内部放电而引起分解时，形成的气体中还应包括乙炔；第二，固体绝缘体的绝缘性下降。当变压器的绝缘体（如绝缘纸板）受热时，故障区域内的绝缘电介质将会产生裂化分解现象，这种情况下主要产生的是CO和CO2气体。
（4）一氧化碳CO和二氧化碳CO的变化。一旦变压器内部发生了放电故障，那么不仅仅产生氢烃类气体，只要有有机类的固体绝缘物质进入，那么一氧化碳和二氧化碳都是经常产生的气体。通常情况下的一氧化碳和二氧化碳都是绝缘物质老化而产生的，但是出现了放电和发热的异常情况后，设备内部的一些变压器油和固体绝缘物质在电磁场、温度和氧气的共同作用下，会加速老化，并且同时产生一些复杂的气态物质。这些气体中会夹杂着少量的氧、低分子烃类气体和碳的氧化物等，但是其中含碳的氧化物中一氧化碳和二氧化碳的含量最高。一旦发现一氧化碳和二氧化碳的含量超过了正常值或近期变化幅度比较大，那么可以认为变压器内部老化的情况比较严重，需要对相关的设备进行更换以防发生击穿短路事故。故障过热也是产生一氧化碳和二氧化碳的主要方式。
4、变压器油色谱诊断的有效措施
4.1应用智能化技术
现阶段，我国的现代科技的不断创新并实现了迅速发展，变压器应用单位在设备的检修方面也应当引进先进的设备和专业技术。针对变压器油色谱诊断，人工智能化是重要的发展方向之一。通过智能软件的分析，可以及时地推断出变压器内部存在的隐患和异常的情况；高效地判断变压器故障的具体原因，从而展开及时维修以及有效处理，提高了故障处理的准确性。比如，因为设备内部铁芯的硅钢片出现短路，使得一些金属元素的含量显示不一样，不利于变压器的安全。面对这一状况，需要将变压器进行吊芯。如果油色谱产生异常，考虑潜油泵方面是不是存在异常故障。潜油泵可能会出现局部过热或升温过快，很容易使得所接触的部分油产生裂解，从而对变压器的设备性能以及正常运转产生严重的阻碍。
4.2应用超声波检测技术
就当前来看，超声波检测技术也实现了极大的发展。这种诊断方法可以及时、准确的辨别出潜油泵故障的具体原因和部位。利用超声波进行检测，可以强化变压器运行的稳定性。需要注意的是，变压器的金属渣粒影响潜油泵电机，制定代替方案，如果潜油泵出现异常，采用代替方案确保其正常运作，具体分析以及处理潜油泵。
4.3提高数据准确性
要想根据色谱数据实施精确、高效的变压器故障诊断，检修人员应当具备丰富的工作经验以及熟练的操作技能，同时变压器故障的相关专业知识也要非常熟悉与掌握，这是可以引进变压器故障诊断专家系统，以帮助提升油色谱异常检测。
4.4提高监测的实时性
为了能够最大程度保障变压器安全运转，油色谱检测是必要工作之一，虽然在初期故障检查中针对变压器油的故障气体进行分析与研究非常便捷而且行之有效，然而也存在准确性不高方面的不足，有时也会带来故障误判。因此，油色谱异常检测中结合应用电气试验，能够实时监测变压器变化更加可靠。除此之外，对于怎样将提高油色谱变压器故障诊断检测的自动化等，还应当有效结合其他的诊断方法。在实际操作中只有不断的探索，才可以真正的提高数据的准确性，从而提升识别能力，降低误判概率。另外，变压器应用的相关单位，在设备的运行过程中还应当加强定期及不定期的现场巡检、排查工作，加强全面管理，提高诊断的科学性和实时性，结合人为措施尽可能的减低突发事件的概率。
结语
综上所述，变压器油色谱监测装置的应用为电力设备管理提供了新的思路，使清晰高效的异常原因分析成为可能。在实践运用中，此技术提升了电力系统的工作效率，取得了显著的经济效益和社会效益，对保障电网安全稳定运行具有重要的意义。
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论文作者:王超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：变压器论文; 气体论文; 色谱论文; 故障论文; 氢气论文; 乙炔论文; 氧化碳论文; 《电力设备》2018年第2期论文;