摘要：当前，电力系统正向着大容量、高电压方向发展，人们越来越重视输变电设备运行的安全性和可靠性。绝缘油作为大多数电气设备的重要电介质，其性能直接影响到电气设备乃至电力系统的运行质量。当前，绝缘油溶解气体含量试验已经成为检测油浸式输变电设备绝缘程度的重要方式。采取气相色谱检测技术分析油浸式输变电设备油内混合气体的构成及含量，可判断设备的故障情况。
关键词：绝缘油；溶解气体；色谱分析
对大型电力变压器来说导致其出现故障的因素来源诸多，从出厂制造到使用过程经历了各种环节，电抗器及其他设备也难以避免出现各种故障，对电网运行的可靠性造成不良影响。为提高变压器、电抗器以及其他设备的安全性，为电网系统稳定运行提供保障，各种监测方法应运而生，其中绝缘油气相色谱法是当前用于充油电气设备故障判断的主要方式，对充油电气设备故障情况及类型可有效辨别。
一、油色谱分析技术的介绍
当前，电力系统中，对电气设备绝缘故障进行检测已经普遍应用绝缘油溶解气体色谱分析技术。绝缘油受到电与热的影响，能够分解成一氧化碳、二氧化碳、氢和烃类气体，气体产率和气体构成与设备内部故障的程度以及类别紧密相关。现阶段，利用这种关联性对充油设备进行监测，鉴别充油设备故障情况，是电力系统主要应用的监测手段，对电网安全、稳定运行有重要意义。通过色谱分析结果判断充油设备和变压器是否存在故障，在不断实践应用过程中积累了一定的经验，相比于其他测试项目而言，这种检测方式效果更加理想。
二、油色谱的相关故障原因
（一）过热性故障分析
第一，导电回路中攻丝开关接触不良，引线接触不良或者存在焊接问题，导致出现短路、涡电流与电势差。第二，磁路中存在铁心接地点过多、铁心短路、主磁与一些部位相通引发涡电流加热[1]。
（二）放电性故障分析
第一，集中电场的部位发生局部放电，一些需要接地的金属部件实际上并未接地，出现悬浮电位放电，变压器处于潮湿环境中导致撑条或者围屏发生放电，且为树枝状进行，同时还包括油流静电放电问题[2]。第二，有载分接开关小油箱有油漏出、潜油泵无法正常工作等都会影响色谱分析数据的准确性，使检查人员误判，以为变压器内部存在放电性故障。
三、油色谱数据异常的检查试验
油色谱检查试验并不是一次性就能全部完成，而是需要针对实际需求，选取出特定的检查事项进行跟踪探究，将故障的可能性进行排除或确认，最终找出故障的位置以及故障原因。当前使用的“比例法”正处于尝试应用阶段，发展尚不成熟，对于变压器内部故障的相关反应形式尚未完全包括，且存在放电故障与热故障同时存在的情况下，故障特点互相冲突[3]。基于此，对于这两种类型故障无法有效区分。同样，不管是过热故障，亦或是放电故障，所涉及到的纸板和绝缘纸等固体绝缘层，虽然有可能为发出一氧化碳与二氧化碳的反应，但是仍存在不确定性。
四、油色谱数据的全面分析判断
（一）关于气体浓度值数
对于500kV以下电压等级的设备，导则对正常运行时气体浓度的注意值做出如下规定：总烃需控制在150ppm之内，氢控制在150ppm之内，乙炔则控制在5ppm之内[4]。
（二）关于气体速率值数
无论其中是否存在某项气体浓度比注意值高出一部分，都应关注增长气体的程度，也就是产气速率。产气速率可分成两类，即相对产气速率与绝对产气速率。其中相对产气速率如果处于低浓度气体当中则容易出现误判，不适合应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般情况下，注意值为：（1）开放式的绝对产生速率为0.25ml/h，隔膜式的绝对产生速率为0.50ml/h；（2）相对产气速率为10%/月[5]；（3）确定氢的产气率存在一定难度，这是由于氢容易受外界因素影响，溶解度较小，加上当前应用的色谱仪无法有效分析氢的状况，受诸多条件限制，因此测试结果存在较大的分散性。
（三）乙炔含量和注意值
乙炔被认为是存在放电故障的气体，当变压器处于正常工作状态时，油通常无乙炔产生，因此，乙炔的出现应引起高度重视，并进一步找出原因。
关注乙炔气体产生的速度，如果不明确是过热故障还是放电故障，便难以进一步分析故障。一般故障发展时期，不管是过热或者放电故障，都应关注总烃产气率和乙炔量。但总烃值的影响相当显著，关注总烃的产气率的价值远远超过乙炔量，因此可以提出“对产气率进行观察主要用于过热故障当中”的观点。不确定性较强是乙炔产气率用于分析的主要难点，乙炔有时过小，无明显增长趋势，但是却会突发崩溃性事故[6]；对于正处于增长中的乙炔，能够借此查看到部分故障问题，产气率也很大，但因其放电位置与性质对变压器并无较大影响，不会引发变压器事故，因此在不断试验并进行检查与处理后，乙炔便停止了增长。所以，想要对故障的严重程度进行判断并采取相应的处理措施，不能只关注乙炔大小，尤其对高电压以及大容量变压器来说，更应该重视关注微量乙炔刚出现的时候。乙炔气产率的计算，能帮助了解放电能量的变化与大小，据此可对其发展速度进行控制和分析有可能存在故障放电的部位。
五、油色谱分析技术的实际应用
以某变电站330kV电抗器过热故障为例，利用气相色谱技术对数据进行分析，发现上升趋势缓慢，进一步采取三比值法进行判断，明确为低温过热。因此认为电抗器内部有过热故障存在，需要检查装置及处理故障。对现场的三台电抗器进行吊罩检查，发现这A、B、C三相绕组端部磁屏蔽板存在严重的过热问题，同时高压侧铁芯上夹件与箱体磁分路板也存在过热问题。对故障点以及故障的严重度进行检查分析，发现电抗器漏磁通导磁回路存在设计不合理现象，由于漏磁通导磁回路中如果出现回路磁阻过小问题，回路中的导磁体便会有大量漏磁通流过，引发磁体饱和，导致过热；而回路的磁阻过高时，漏磁回路中的通流便会受到阻碍，一些漏磁通由此而进入铁芯夹件中，引发涡流产生，进而导致过热。对于这种情况需要及时更换电抗器绕组端部的磁屏蔽板，再进行正常使用。
结束语
在变压器投运准备工作中，应尽量降低油中所检测的气体含量，尤其对大容量变压器和高电压而言更有必要降低油中气体含量，为后期投运监视奠定基础。如果当时C2H2、H2的数值较高，应对以下几方面内容进行分析：将变压器之前的油进行注入，溶解气体便会增加含量；安装变压器时是否存在油导管以及外壳补焊工作[7]。上述这两种情况决定了是否需要重新对油进行脱气处置，并注意考虑其含量，避免对投运后的正确判断产生影响。变压器在出厂时会进行试验与调试，这个过程中油中便有气体分解，若已经完成更换油的工作，则可能存在绝缘纸吸附气体并释放的现象。对于这种情况，还应与制造厂相协调，在投运后加大监督力度。当变压器完成检修工作后重新投运，油中仍存在一些气体，尤其是固体绝缘中存有较多的原故障气体吸附其上（对油只采取正常的脱气处理，并未对器身采取热油循环处理以及重复真空处理无法实现故障气体的全部排除），在运行的过程中逐渐蔓延至脱气的油内，增加判断难度。
参考文献：
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[3] 初蕾. 光声光谱法与气相色谱法在绝缘油溶解气体分析中的对比[J]. 中国科技博览，2015（23）：3-4.
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[7] 蔡胜伟，王飞鹏，陈程，等. 植物绝缘油击穿放电故障特征气体分析[J]. 重庆大学学报：自然科学版，2017，40（12）：52-58.
论文作者:林淑凡,饶嘉昌,方炜,钟国超,李韬
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/5
标签：故障论文; 气体论文; 乙炔论文; 色谱论文; 变压器论文; 速率论文; 含量论文; 《河南电力》2018年12期论文;