摘要：目前对油色谱分析方法以及油中溶解气体含量在线监测系统进行简单的介绍，并应用油色谱分析方法对实际测量数据进行分析，同时应用三比值法对变压器可能存在的故障进行诊断。检修情况表明，诊断结果与实际情况相符。
关键词：变压器故障；应用；油色谱
引言
大型电力变压器和别的一些油浸绝缘高压电气设备（如电抗器、电流互感器、充油套管和充油电缆等）中，绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料（如电缆纸、绝缘纸板等）组成。变压器铁心接地故障、绝缘材料的老化及其他一些内部故障时，伴随着过热或放电现象，使绝缘油、绝缘材料产生 H 2，CO，CO 2 和烃类（CH 4，C2 H 2，C 2 H 4，C2 H 6）等特征气体。随着故障的发展，分解的气体形成气泡在油里经对流、扩散，不断溶解在变压器油中这些气体的组分、浓度、比例关系以及浓度的增长速率，与设备的运行状态、故障的种类、故障的严重程度有密切关系，因此，可以通过检测变压器油中溶解气体来预警和判断变压器内部的故障。
1油试验种类
简化试验、气相色谱分析、油实验分耐压三种。耐压试验主要是检测油的绝缘强度；气相色谱分析主要是对已产生气体进行故障类别判断；简化试验是对油进行系统化分析。利用气相色谱法分析油中溶解气体来监视充油电气设备是否安全运行，在我国已有 -" 多年的使用经验，也是我厂首选的试验方法。
2油色谱在线监测系统的工作原理
2.1油色谱在线监测系统的构成
变压器色谱在线监测系统最重要的是由现场监测主机、主站单元及监控软件组成。其中油样采集单元、油气分离单元、气体检测单元是现场监测主机中的重要组件辅助单元包括载气、变压器的接口法兰、放油管、回油管及通信电缆等。
2.2检测种类分析
按检测的气体种类分类，变压器油色谱在线监测系统可分为单组分和多组分气体监测两类。1）单组分气体监测。单组分气体监测顾名思义就是只能监测变压器油中溶解的某一种气体组分或混合气体总的体积分数，监测的气体数量较少，对变压器故障诊断的可靠性不高。2）多组分气体监测。可连续监测变压器油中溶解的气体组分、各组分的相对增长率及绝对增长速度，是目前比较成熟且使用较多的的在线监测方式。按变压器油色谱在线监测系统使用的油气分离方法可分为半透膜式脱气法、动态顶空平衡法和真空式脱气法三类。
2.3油色谱在线监测系统的工作流程
通过油样采集单元采集新鲜油样至油气分离装置，溶解在变压器油中的故障特征气体被分离后进入气体检测系统，通过色谱传感器将检测的各气体组分的浓度值转换成模拟电压信号。经过A/D 转换，变成数字信号传至后台主站单元。其数据处理服务器根据事先标定的数据进行定量分析，计算出各检测气体组分的含量及增长率，再通过监控软件对变压器的故障进行判断，从而实现变压器故障的在线监测。
3油色谱在线监测系统的应用
3.1油色谱在线监测系统的安装
现场监测主机的安装位置不能占用检修通道影响变压器的维护，应尽量接近取油口和回油口的位置，使进出油的管路不能太长。监测主机的进油阀门应设置在变压器本体中部位置偏高一些，可以在较好的强制对流或自然对流的条件下取得检测油样。变压器进油和回油的阀门应保持不小于 1 m 的距离。如果取油点和回油点相近，采样分析的周期较短时，会造成取油阀处的油被反复取样进行检测，影响监测系统的分析判断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2油色谱在线监测系统存在的问题
载气的管理。变压器油色谱在线监测系统所使用的载气为多为高纯氮气或压缩空气。钢瓶中的储气有限，而载气的使用是消耗性的，当载气用完时，需及时更换气瓶。如果欠压报警后再联系厂家进行更换，需要时间较长，影响监测设备的连续性。建议现场应该设有两瓶载气（一用一备），当载气用完后现场可立即更换载气仪器的标定。色谱监测系统需要定期进行标定，长时间不标定则会影响检测数据的准确性。油气在更换载气瓶之后必须标定，否则数据偏差会相当大。监测装置应设有外置的标定接口，方便进行定期的标定测试。
3.3故障分析应用
以能源动力厂电气车间三降 3# 主变为例，其担负着为莱钢热线生产输送电能的重要任务，保证其安全稳定的运行至关重要。以 2010 年为例，我们定期对其进行油色谱分析，发现其内部存在故障隐患，将分析的试验结果归纳从 2010 年 11 月至 12 月中旬对其进行油色谱分析结果中，H 2、C 2 H 2、C 1 +C 2（烃总和）三种测试结果的含量均呈现明显的上升趋势且上升速度较快，从 11 月份开始 C 2 H 2、C 1 +C 2（烃总和）已超出油色谱分析试验规程中规定的标准，此后我们提高了对其进行油色谱分析的检测频率，加强了对其运行状态实时监控。试验记录（吊芯前）（单位：μL/L）说明：H 2 ≤150 C 2 H 2 ≤5 C 1 +C 2（C 2 H 4、C 2 H 2、C 2 H 6、CH 4）≤150 为合格
3.4特征气体组分判断应用
在变压器油色谱分析试验中，烃类气体及氢气是判断变压器可能存在潜伏性故障性质的主要依据。我们对试验结果的分析中，主要关注的特征气体包括 H 2、C 2 H 4、C 2 H 2、C 2 H 6、CH 4 等。通过表 1 中的试验结果我们可以看出故障气体的主要成分是 CH 4 和 C 2 H 4，其次是 H 2、C 2 H 6，结合理论知识及工作经验，我们初步判断变压器内部可能存在过热故障。同时我们发现测试结果中 C 2 H 2 气体含量上升较快且最后严重超标，排除外界因素，考虑到发生放电故障时会产生较多的 C 2 H 2 气体，因此我们可以初步判断变压器内部可能存在放电现象。
结语
现在我国变压器油中溶解气体在线监测系统的数据在报警后，加大了人工油样分析的频率。应用油色谱分析方法对在线和离线数据进行了分析，诊断了变压器内部可能存在的故障。检修情况表明，油色谱分析诊断结果正确油中溶解气体在线监测系统及油色谱分析的成功运用，及时发现了变压器内部存在的缺陷，避免了变压器故障的进一步扩大，绝缘油中溶解气体色谱分析能够快速、准确地诊断充油电气设备内部故障。当然，造成变压器油色谱数据异常的原因很多，因而对故障性质和可能故障部位进行诊断排查时，必须应用三比值法和总烃安伏法等手段，结合设备的结构、运行、检修情况及相关的电气试验项目进行综合分析，才能准确判断故障的性质和部位，从而采取及时有效的措施。
参考文献：
[1]GB/T7252 － 2001 变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］． 北京：中国标准出版社，2001．
[2]汪倩，张黎琳，宋蓓华． 变压器油色谱在线监测在状态检修中的应用［J］． 华东电力，2009，37（7）：1195 －1197．
[3]黄皓伟． 变压器油色谱在线监测系弘的应用［J］． 浙江电力，2011，3：25 －27．
[4]马代斌.三峡地下电站 700 M W 水轮发电机蒸发冷却系统安装与调试[J].东方电机，2014（01）.
[5]许承千，罗荣杰.大型水轮发电机定子线棒中的环流、温升与换位方式[J].大电机技术，1985（02）.
[6]屈文峰.李家峡水电站 400 M W 水轮发电机蒸发冷却系统原理及若干技术问题 [J].青海电力，2002（06）.
[7]曹惠玲，顾国彪，田新东.大型水轮发电机蒸发冷却实验研究及理论分析 [J].大电机技术，2004（03）.
论文作者:叶景,刘世丹,郑毅,江桂英
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/6
标签：色谱论文; 变压器论文; 在线论文; 气体论文; 故障论文; 监测系统论文; 组分论文; 《电力设备》2018年第6期论文;