摘要：变压器的故障诊断系统是一个复杂的系统，不能依靠单一的特征参数来准确判定故障类型、部位、程度和趋势，要从电、机械及化学等多视角、多参量，来综合评价，形成多判据共同指向某一故障特征，才能更有效、准确地诊断变压器的各类故障。本文主要对变压器油色谱在线检测与故障诊断进行了分析研究。
关键词：变压器；油色谱；在线检测；故障诊断
引言
变压器油色谱在线监测系统的应用是实现变压器状态检修的重要基础之一，其应用的重要性已经显现出来，并将成为电力系统应用中的重要发展趋势。相关人员更加需要对变压器油色谱在线监测系统的应用予以深入分析与研究，让其获得更大的发展空间。
1油色谱在线监测系统工作原理
变压器油色谱在线监测系统，首先油样采集单元采集油气分离后的故障特性气体；通过载气把混合故障气体载入色谱柱，色谱柱把故障特性气体分离；分离的气体依顺序进入气体传感器；气敏传感器按出峰顺序对故障特性气体，H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO2等分别检测，并转换成电信号；采集单元完成数据的转换和采集，并对采集到的数据进行存储、计算和分析，得到故障气体各组份及总烃含量，并通过以太网传至数据处理服务器，后台故障诊断专家系统对变压器油色谱数据进行综合分析诊断，完成变压器故障的判定。
2油色谱在线监测装置原理和结构
2.1油色谱在线监测装置的原理
在油色谱在线监测系统的诸多技术中，只有两个方面的技术发挥的关键性作用，即：气体含量检测与油气分离。在油色谱在线监测中，利用脱气法能够分离出绝缘油中溶解的特征气体，通过色谱柱将所有单组分气体分离出来，使其进入至气敏检测单元之中。通过气敏检测单元，能够根据有关物理与化学性质，将被色谱柱分离的组分转变成电信号，为相关测量工作的开展创造有利条件，当前，最为常见的包括两种，即氢火焰离子化检测器与热导池检测器。各组分气体浓度的电信号分别运用传感器输出来表示，通过有关A/D转换工作，能够将相关电信号在终端计算机中输入，利用终端计算机，上传数据至主控计算机，并在专门应用的软件中显示出来。
2.2油色谱在线监测装置结构
在油色谱在线监测系统的组成部分中，主要包括组分分离模块、油气分离模块、组分检测模块以及数据后台处理与状态诊断模块。由于各个生产厂家自身存在的区别，其关键技术主要通过，组分分离模块、油气分离模块与组分检测模块技术的差别体现出来。（1）油气分离模块:所谓的油气分离模块指的，利用化学物理方法，从油溶剂中，将油中溶解的气体分离出来，倘若油气分离工作开展的不充分，会对后续组分离工作造成影响，进而影响检测结果的准确性。现阶段，真空法、薄膜渗透法与顶空法是最为主要的油气分离方法。（2）组分分离模块与检测模块:当前，关于气体分离与检测模块方面，主要包含两种方法。第一，通过色谱柱，对油气分离模块开展分离工作，进而获取气体中的各组分，然后利用专用传感器，开展相关检测工作；第二，利用单一气体敏感的检测器，检测气体各个组分。在对气体各组分开展检测工作的过程中，与传感器法相比较，检测器法对仪器配置、使用条件以及维护工作方面所提出的要求比较严格，然而，检测器法的检测原理基本等同于实验室环境中的仪器原理，能够使在线监测数据和实验室试验数据的一致性得到保障，有利于后续研究与分析工作的高效开展。（3）数据处理及状态诊断模块：在数据处理及状态诊断模块的组成部分中，主要包括后台数据采集处理、后台数据传输以及状态诊断三个部分。通过各组分浓度、产气速率与物质量比值，与三比值法、特征气体法等方式方法联系起来，能够对被监测设备开展相关状态诊断工作。
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3变压器故障分析诊断———以变压器过热故障诊断为例
3.1变压器故障特征
这里以变压器热性故障为例，当变压器产生过热故障时，气体特征会出现分子烃类气体增多的现象。包括甲烷和乙炔都会出现在故障气体之中。温度相对较低时，一般甲烷成分占比例较大。温度较高时，乙炔和氢气的成分会增大。当变压器过热严重时。会产生微量乙炔，其含量较低，产生大量的CO和CO2，而且温度越高CO和CO2比值就会越多。当变压器出现过热故障时，会使绝缘油产生老化现象，进而破坏变压器的绝缘性能。从而造成更为严重的故障。
3.2变压器故障诊断方式
诊断原理即通过对变压器油中溶解产生的特征气体采集分析，能够得到故障处的热分解本质。前文曾提过，不同故障类型，其气体特征也会不同。此外，绝缘材料也会影响特征气体的组成部分。因此对于变压器故障的诊断可通过对特征气体的分析而得出准确结论。判断变压器故障性质的特征气体法:（1）一般过热性故障，总烃较高，C2H2＜5uL/L。（2）严重过热性故障，总烃高C2H2＞5uL/L，但C2H2，未构成总烃主要成分，H2含量较高。（3）局部放电，总烃不高，C2H2＞100uL/L，占总经的主要成分。（4）火花放电，总烃不高C2H2＞100uL/L，H2较高。（5）电弧放电，总烃高，C2H2高并构成总经的主要成分，H2含量高。通过以上数据不难看出，实际上较低能量产生的局部放电的特征气体中有极少或没有C2H2的成分。C2H2在任何故障种类中均有出现，但是其含量不尽相同。所以可利用其典型性将C2H2含量作为检测故障性质的主要指标。不过要注意的是，由于所有过热故障都会存在少量的C2H2，所以C2H2不能够直接说明电压器存在电性故障。如温度达1000℃以上时，如果单从分析C2H2的角度，诊断结果就会为过热产生放电故障。不过高温的产生原因还可能包括金属源发热或是变压器进水等原因。因此，对于变压器的诊断应该通过对变压器的综合情况来判断，追求诊断内容的广泛性。
3.3三比值实验分析
假设比值范围取202，且已知变压器故障性质为低能量放电电性故障，电位开关设计存在缺陷。得到的故障情况有;各个电位出现接触不良或电位体出现悬浮出现放电，气体检测情况为乙炔含量严重超标等。这时进行实验反馈，佐证GDA在线监测是否实用。可通过对变压器进行内检，从而发现变压器问题处，进而再变压器调试开关上标注放电点。根据故障情况对开关触头和切换阀进行检查。如检查情况尽数发现以下问题，即证明GDA在线检测实验结果和已知分析结果吻合。（1）存在载调压开关档位切换错误。动静触头切换错误。（2）电位开关存在放电痕迹，且调压开关同步性较差。（3）开关齿轮位置错误，且两开关切换室内转盘卡槽均偏离了原方位。综上所述，当油色谱分析存在乙炔含量超标和电位开关设计不当有着重要的联系，通过实验分析证明，油色谱在线监测能够对变压器故障性质做正确检测，达到变压器诊断要求。
结束语
总之，变压器油色谱在线检测能够对变压器进行有效的故障诊断，由于操作简便，检测结果直观，应在电力系统故障检测领域广泛应用，进一步提高电力系统的安全性和稳定性。
参考文献
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论文作者:唐凯
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/22
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