引言
在电力系统中主要是采用气相法检测充油电气设备油中溶解气体。正常情况下充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳等。这些气体大部分溶于油中。当设备存在潜伏性过热故障或放电故障时，就会加快这些气体的产生速度。随着故障发展，分解出的气体形成气泡在油里经对流、扩散，不断溶解在油中。因此，采用气相色谱法在设备运行过程中定期分析溶于油中的气体就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并随时掌握故障的发展情况和采取必要的措施。根据充油电气设备内部故障诊断的需要，绝缘油中溶解气体组分分析的对象一般包括永性气体：H2、CO、CO2及气态烃：CH4、C2H6、C2H4、C2H2共7个组分。本文将结合实例论述油中溶解气体诊断设备潜伏性故障的应用。
1.气相色谱法
1.1气相色谱法的原理
色谱法又叫层析法，它是一种物理分离技术。它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，叫做固定相；另一相则是推动混合物流过此固定相的液体，叫做流动相。当流动相中所含有的混合物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用。由于各组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。这种借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。
气相色谱法是色谱法的一种，它是以气体为流动相（载气），采用冲洗法的柱色谱分离技术。
1.2气相色谱法的特点
气相色谱法的特点主要有：选择性好，分离效能高；速度快；样品用量少；灵敏度高；适用范围广。
气相色谱的流程
气相色谱法的一般流程主要包括三部分：载气系统、色谱柱和检测器。流程如图1所示。
图1
气相色谱流程方框图
2.充油电气设备故障的诊断
2.1充油设备油中溶解气体的来源
油中溶解气体的来源主要有：空气的溶解、正常运行下产生的气体、故障运行下产生的气体以及原因引入的气体。
2.2设备内部故障类型及其油中气体的特征
绝缘油在140℃以下时有蒸发汽化和较缓慢速率的氧化；在140℃－500℃时油分解主要产生烷类气体，其中主要是甲烷和乙烷，随温度的升高（500℃）油分解急剧地增加，其中烯烃和氢的增加较快，乙烯尤为显著，而温度（800℃左右）更高时，还会产生乙炔气体；油中存在电弧时（1000℃以上），油裂解的气体大部分是乙炔和氢气，并有一定的甲烷和乙烯等；当局放转变为火花放电时，除主要产生氢气和甲烷之外，还产生较多的乙炔气体。
2.3故障分类及特征
变压器等设备涉及产气的内部故障一般可为分两类：过热和放电。过热按温度高低，可分为低温过热、中温过热与高温过热三种；放电又分为局部放电、火花放电和电弧放电三种类型。另外，设备内部进水受潮也是一种潜伏性故障。
2.4设备内部故障的判断
通过油中气相色谱分析试验分析在诊断设备内部故障时，通常包括的内容有：判定有无故障；判断故障的性质，包括故障类型、故障严重程度与故障发展趋势等；提出相应的安全防范措施。
2.5故障实例的分析
例1：绥中一次变电站220Kv电压互感器C相故障
故障经过：2008年3月14时45分，绥中一次变220Kｖ南母线电压互感器Ｃ相失压，为了进一步判断故障的具体原因，立即取油样进行色谱分析，结果如下：
组分H2CH4C2H6C2H4C2H2∑CHCOCO2
油中含量（µL/L）394.73154.64135.9815.232.70308.55255.934003.31
从结果可以看出，H2与总烃已远远超过部颁<预试规程>中所推荐的注意值100µL/L和150µL/L，气体主要成分是H2 和CH4，其中氢组分是多，次要组分是C2H6并已有少量的C2H2出现。根据特征气体可推断出其内部存在能量较高的局部放电。经现场解体检查发现：设备内电容器与电磁单元电压器连接的套管有裂纹（将套管拆下后，自套管根部已完全断裂，从断裂的横截面上有近二分之一为陈旧痕迹）套管内导电杆外的绝缘纸筒已被击穿，并有明显的碳化痕迹。由此看出，这与试验分析的结果完全吻合。
结论
通过气相色谱试验来分析油中溶解气体进而判断设备内部潜伏性故障的方法是监督与保障设备运行安全的重要手段。在长期经验的不断积累下已日趋成熟，并在实际工作中取得了非凡的收效。
利用油中溶解气体进行诊断设备故障的方法不仅是一门科学，也是一门艺术。正确的诊断离不开科学原理与实际经验的结合，离不开不同学科知识的综合运用以及不同专业人员的配合。因此，在判断故障时，必须结合电气试验，油质分析及设备运行、检修等情况进行综合分析，对故障的部位、原因、绝缘或部件的损坏程度等作出准确的判断，进而制定出适当的处理措施，以确保设备的安全运行，从而保障整个电网的安全运行。
参考文献：
[1]中华人民共和国电力行业标准DL/T596-1996：电力设备预防性试验规程.中国电力出版社，1996
[2]《电力用油（气）》孙坚明等编 电力部热工研究院 1996年
[3]中华人民共和国能源部标准SD187-86：变压器油中溶解气体分析和判断导则.水利电力出版社，1986
作者简介：
阎历（1975.1-），女，辽宁沈阳人，毕业于辽宁工业大学化学工程专业，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
张曦文（1992.6-），女，辽宁兴城人，毕业于英国曼彻斯特大学电力系统工程专业 工学硕士，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
武鹏（1986.4-），男，辽宁兴城人，毕业于东北电力大学电气工程专业 工学硕士，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
王志彬（1963.4-），男，辽宁葫芦岛人，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
论文作者:阎历,张曦文,武鹏,王志彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/8
标签：故障论文; 气体论文; 设备论文; 葫芦岛论文; 潜伏性论文; 气相论文; 色谱论文; 《电力设备》2018年第12期论文;