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摘要：目前，电力企业大多使用油浸式变压器，绝缘纸作为绝缘材料，当设备内部发生故障时就会产生一些可燃气体，而油对这些气体有一定的溶解能力，因此我们通过分析油中各种气体的含量可以判断变压器是否存在故障，以及故障类型及发展趋势。
关键词：绝缘油色谱；故障诊断；探讨
前言
绝缘油气相色谱分析技术是检测变压器潜伏性故障的有效手段，本文介绍了绝缘油气相色谱技术在故障分析中的应用，以提高工作效率，确保电力企业的高效率运行，促进电力企业更为长远的发展。
1绝缘油色谱异常原因
1.1绝缘中存在局部放电
主变压器绝缘结构具有一些缺陷，如果外施电压达到一定强度，绝缘结构会发生放电现象，这种现象只在绝缘结构局部发生，即所谓的绝缘结构局部放电。这种放电现象，并不能立即对主变压器造成巨大损害，相反，它是对主变压器绝缘结构的一种缓慢侵蚀，当这种侵蚀达到一定程度时，就会产生质变，使主变压器烧毁[1]。
1.2导电部件局部过热
主变压器内部有许多金属部件，这些金属部件接触不良会严重影响主变压器散热，即通常所称电阻异常型过热时间。导电部件局部过热，会增加导电回路尾部电阻，损耗与电阻之间属正比关系，接触电阻与接触压力成反比关系，金属部件之间的接触电阻增大会使接触压力减少，从而增大接触部位的发热量，产生高温，如果这种高温状态一直持续，达到一定程度，往往会使主变压器烧毁。
1.3潜油泵故障
潜油泵的主要作用是强迫变压器内的油进行冷热交替循环，潜油泵的油流主要通过油流继电器进行监视。潜油泵用在强油循环变压器，油流继电器对潜油泵工作情况进行监视，强油循环冷却是大型变压器大多采用的冷却方式，潜油泵出现故障，变压器内油就不能完成有效循环，影响散热，造成过热故障，影响变压器主绝缘寿命。
2油中溶解气体分析和故障诊断
2.1特征气体法
变压器油大多采用矿物绝缘油，其主要成分是碳氢化合物，由于放电或过热可以使某些C－H键和C－C键断裂，断裂后这些自由基会重新结合形成氢气和低分子烃类气体，根据释放的能量不同产生的气体不同，乙烯一般在500℃下生成，乙炔一般在800℃－1200℃的下生成，因此，变压器在不同故障时放热能量不同产生气体也不同，我们可以通过特征气体的含量来判断变压器的故障类型。通常变压器故障分为三种：过热、放电和受潮，各种故障产生的气体也各不相同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆过热故障：油过热时产生气体主要是甲烷和乙烯，一般二者之和占总烃的80%以上，涉及到固体绝缘过热时除产生甲烷和乙烷外还会产生较多的一氧化碳和二氧化碳，且CO/CO2的比值会随过热温度升高而升高；放电故障：（1）电弧放电，主要特征气体为乙炔和氢气，其中乙炔占总烃的20%－70%，氢气占氢烃的30%－90%；（2）火花放电：主要特征气体为乙炔和氢气且总烃含量不会很高；（3）局部放电：主要特征气体为氢气和甲烷，其中氢气占氢烃的85%以上；受潮故障：主要特征气体为：氢气，受潮故障如不及早发现会发展成放电性故障[2]。
2.2特征气体产气速率法
产气速率对反应变压器故障的存在、发展趋势更加直接。因此，考查产气速率不仅可以进一步确定故障的有无，还可以对故障的性质做出初步的估计。一般使用两种计算产气速率的方法来判断故障的发展趋势：（1）总烃绝对产气速率；每个运行小时产生总烃组分体积数的平均值；（2）总烃相对产气速率：每个月总烃含量增加的百分数的平均值[3]。
2.3比值法
三比值法是根据五种特征气体CH4、H2的比值对应相应的编码规则，根据编码组合分析判断故障类型的方法，三比值法的编码规则和判断方法可参照国标《GB－T7252－2001》或电力行标《DL/T722－2014》。在应用三比值法时注意事项：（1）只有根据各组分含量注意值或产气速率注意值判断可能存在故障时才能进一步用三比值法判断其故障的类型，对于气体含量正常的设备，比值没有意义。（2）对多种故障的联合作用，可能找不到相对应的比值组合，此时应对这种不典型比值组合作具体分析，从中可以得到故障复杂性和多重性的启示。（3）应注意设备的结构与运行情况，例如对自由呼吸的开放式变压器，由于一些气体组分从邮箱的油面上逸散，特别是氢与甲烷。因此，在计算比值应作适当修正。（4）特征气体的比值，应在故障下不断产气进程中进行监视才有意义。如果故障产气过程停止或设备已停运多时，将会使组分比值发生某些变化而带来判断误差[4]。
3故障处理分析
色谱分析是诊断变压器故障的一种有效方法。对主变压器的故障，应当根据具体问题，进行具体分析，油色谱分析法，是将主变压器内的绝缘油放在实验室进行气体色谱分析，精确度高，抗干扰性强，能够对绝缘油内的气体含量、组分、产气速率等进行准确评判，根据故障判断制定针对性的检修侧率，及时排除主变压器故障，保证设备安全、稳定运行，提高供电可靠率。
3.1色谱分析诊断基本程序
如果变压器出现故障，变压器中的油就会分解出各种气体，不同的故障所分解出的气体的种类和含量不同。通过对变压器油中的所含各种气体的种类和含量进行检测，就可以判断变压器可能存在的故障的类型。这个方法非常科学，也是最方便、最有效的故障判别方法。检测主变压器内气体含量。对H2、总烃的含量进行检测，如果H2含量过高，主变压器可能是因为进水受潮发生故障，如果乙炔含量过高，会导致主变压器内部产生局部放电现象，总烃中烷烃和烯烃含量过高会造成主变压器过热。
3.2气体速率的注意值
主变压器发生故障，绝缘油的产气速率也会发生相应变化，分析主变压器的故障，应从气体浓度与产气速率方面进行综合考虑。绝对产气速率与相对产气速率是主变压器内部产气速率的两个类型，相对产气速率有较大缺陷，尤其是在气体浓度不大时，容易导致对主变压器故障误判。主变压器采用开放式油枕绝对产生速率为：0.25ml/h，采用隔膜式油枕绝对产气速率为0.50ml/h。不论是开放式还是隔膜式油枕相对产气速率均为10%/月。主变压器绝缘油分解的气体中，氢气产气速率难以确定，这是氢气本身特性决定的，当前色谱分析对氢气的检测缺乏准确性。
3.3乙炔的含量及注意值
对正常运行的变压器进行检测，如果发现气体中有乙炔，则变压器可能内部可能产生放电性故障，绝缘油注意值导则中，并没有对乙炔的产气速率进行规定。乙炔气体含量大小并不是判断故障严重性的标准，有的时候，乙炔气体产气速率小，但是变压器内部故障严重，必须进行紧急处理。正常运转的变压器中，不应有乙炔气体，如果一旦检测出乙炔，则必须重视主变压器运行状态，计算乙炔的产气速率，有利于准确分析变压器内部可能产生放电性故障的部位。
结论
在实际应用中，大部分故障是潜伏性的。因此，在确定设备存在故障后，要根据故障的危险性、设备的重要性及负荷要求等情况，合理处理故障。实践证明，利用色谱法进行绝缘油中的溶解气体含量分析，对于早期预报与判断故障性质、部位、严重程度以及采取处理措施都具有重要作用。
参考文献：
[1]汪霞. 电力绝缘油色谱分析注意事项[J]. 中国新技术新产品，2016，（13）：75-76.
[2]薛明，程希，齐征，李康. 变压器绝缘油色谱超标典型缺陷分析[J]. 河北电力技术，2016，（S1）：36-3.
[3]何清，王瑞珍. 绝缘油色谱在线监测装置性能的综合比较[J]. 湖北电力，2010，34（S1）：34-37.
[4]李东敏，杨爱民，王磊. 基于绝缘油色谱分析的1000kV特高压电抗器故障预警[J]. 山西电力，2016，（06）：16-20.
论文作者:冯然,郭培源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/19
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 速率论文; 乙炔论文; 比值论文; 色谱论文; 《电力设备》2017年第31期论文;