摘要：在电力设备工作运行中，变压器是主要的基础设备，它实际的运行状态直接影响电力系统运行的可靠性和安全性。变压器油色谱分析是一种高效的、方便的对变压器进行故障判断的方法，通过对变压器油气体进行色谱分析，不仅可以有效地预防并且提早发现变压器内部潜伏性的故障，还可以根据所产生的气体组分和含量不同对故障类型进行准确的判断。一次，本文对变压器油色谱分析的应用进行了探讨。
关键词：变压器；油色谱分析；应用
变压器油色谱分析是目前对变压器类设备在出厂、运行和检修各阶段进行检测的一项重要手段。采用油色谱分析可及早检测出变压器在电场、负载作用下，因故障而产生的溶解在油中的特征气体。通过分析，可发现问题及时处理，避免事故扩大，保证变压器正常运行。
1变压器油色谱分析应用的意义
1.1维持变压器正常运转
变压器的正常运行对电力系统的运行具有重要影响，因此，确保变压器的稳定运行。通过对变压器油的色谱分析能够维持变压器的正常运转，维护电力系统的稳定运行。利用对变压器油的色谱分析方法，能够真实的了解变压器的工作状态，对于维护整个电力系统的工作稳定有着重要意义，使用色谱分析方法通常变压器的运行状态进行实时监控。
1.2及时发现潜在故障
变压器的维护工作是变压器经营和管理的重要内容，其主要目的是确保变压器的健康稳定运行，避免因为失败会影响电力系统运行的安全性和可靠性。通过色谱分析，能够及时获得变压器潜伏性故障，为维修人员提供维护的基础上，以消除问题，避免故障的发生，为变压器的稳定运行创造有利条件。
2变压器油色谱分析
2.1变压器油色谱分析的基本原理
变压器大多采用油纸复合绝缘，当内部发生潜伏性故障时，油纸会因受热分解产生烃类气体。含有不同化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，绝缘油随着故障点的温度升高依次裂解产生烷烃、烯烃和炔烃。在正常情况下，充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在过热或电的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类气体和一氧化碳及二氧化碳气体，这些气体大部分溶解于油中。当充油电气设备内部存在潜伏性过热和放电性故障时，就会加快这些气体的产生速度，随着故障的发展，分解出的气体形成气泡在油中对流、扩散，并不断溶解在油中。故障气体的组成及含量与故障类型和故障严重程度关系密切。因此，在变压器、互感器等充油设备运行过程中，定期做油的色谱分析，能尽早发现设备内部的潜伏性故障，以避免设备发生故障或造成更大的损失。
2.2变压器油色谱分析的过程
第一，取出一定量的变压器油，利用变压器油色谱分析变压器故障种类时，在取样过程中使用试管或是注射器来取出适量的变压器油，并将取出的样品装在容器中进行备用；第二，分离变压器油中气体，通过变压器油的颜色来判定变压器的故障种类的第二个步骤是分理离出变压器油中的气体成分，通过将备用的变压器油转入到真空脱气装置中，利用脱气装置分离气体与液体的工作原理，将变压器油中所溶解的各种气体和油质液体分离开来，以便于后续的检测工作；第三，通过鉴定器检测，在对气体进行检测时，需要使用鉴定器来检测脱气装置中分离出来的气体，从而鉴定出气体化学成分和构成等相关数据，同时所得到的数据还要进行电子数据转化，这样才能更好的进行故障分析；第四，判断故障种类，根据鉴定器对变压器的油质中所含的气体类型的鉴定可以判定变压器内部所出现的故障种类，并及时采取有效的修复手段修补故障，避免因为变压器的损坏造成更大的损失。
2.3变压器油色谱分析的应用
色谱分析的最大优点是预测故障和检测故障均不要求变压器停电，只需从带电运行的变压器中提取少量油样，即可进行分析和检测变压器内部是否存在故障及故障的严重程度。实践证明，色谱分析检测潜伏性故障的灵敏度和有效性非常高，检查缺陷的准确率几乎是100%。
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（1）故障下产气的特征
一旦变压器内部发生故障问题，则变压器在运行过程中所释放的气体性质就会发生相应的改变，因此，技术人员能够依据气体性质及属性对变压器存在的故障进行有效的辨别。例如，在出现放电故障时，变压器油中会含有氢气，占比高于总量的90%；在高温故障时会释放甲烷及乙烯，在总烃含量占比中高于80%；在出现局部放电情况时，主要释放气体为氢气，次之为甲烷，通常而言，氢气在氢与总烃的占比中高达90%，而甲烷和总烃之比则高于90%。因此，针对变压器运行时所释放的不同气体特征能够对故障类型进行具体判断。
（2）故障下产气的速率
在电场与热环境下，某些可燃性气体将会在充油电力设备中不断分解，当然，其气体产生速度不会很快。某些设备即使内部气体含量与警戒值相当，但还是很难说明该设备存在问题。某些设备气体含量非常低，但有明显的增长速度，所以，也不可忽视。可以说，设备故障是否存在、发展趋势、是否严重等可以参考气体产生的速度做明显、直接判断。所以，在故障诊断时，可以参考设备中气体产生速度，便能得到比较合理的故障依据。
（3）故障产气速率判断法方法
根据总烃含量、产气速率判断故障的方法。总烃的绝对值小于注意值，总烃产气速率小于注意值，则变压器正常。总烃大于注意值，但不超过注意值的3倍，总烃产气速率小于注意值，则变压器有故障，但发展缓慢，可继续运行并注意观察。总烃大于注意值，但不超过注意值的3倍，总烃产气速率为注意值的1～2倍，则变压器有故障，应缩短试验周期，密切注意故障发展；总烃大于注意值的3倍，总烃产气速率大于注意值的3倍，则设备有严重故障，发展迅速，应立即采取必要的措施，有条件时可进行吊罩检修。
（4）故障下产气的累计性
当潜伏性问题出现在充油电力设备中时，可燃性气体将会出现，且该气体将在油中溶解。在故障未得到解决前，油中会有大量气体积累，并随之达到饱和，气泡也随之产生。所以，故障的诊断可以依靠故障气体在油里的积累量做判断。分析色谱有一个数据作为参考，但仅是多次实践中总结的经验，在色谱结果分析时，是不能以“数据合理”便认为故障没有。无论最后得到的数据怎样，是应该将数据做对比的，只有这样，方可对隐患、问题及时排查。若数据出现的波动很大，那么不可忽视，采样分析频率应该增加。若色谱结果存在差异，工作人员应对此警惕，并设想是否设备内部出现了问题。并将观察结果及时与历史数据对比，在分析对比各项值后，再次采集做分析。
3变压器油色谱分析应用的案例
（1）220kV的电流互感器内部发生局部放电故障：检测对象是2013月投入使用的LB1-220W2型号变压器。油色谱技术分析得出氢气的缓慢增长结果，在接下来的追踪调查发现，油内各类气体含量均有所增长，并出现乙炔挥发现象，由此便可推断此时设备内部已经出现局部非常规的放电故障。鉴于电流互感器的少油特征，大量的气体挥发或油膨胀都会造成设备内部的压力增强，进而致使局部放电或者其他故障。研究发现，此类故障的产生与电流互感器绝缘设备包扎松紧不均、纸间褶皱、表皮粗糙有关，场强分布的不均匀、弯曲处的放电炭化等，都直接表明设备质量劣质是导致局部放电的主要原因。
（2）变压器高温过热故障；对型号SZ9-20000/66，对2008年投入使用的变压器进行检测，再出现出口处的短路故障时，油色谱能够准确分析出超标含量的特征气体。相关项目的高压检测显示，绕组实验的变形图谱能够帮助了解高压A相绕组频响应曲线中频段变形的程度，进而推断然组鼓包或扭曲等局部变化。因此，变压器的出口处发生短路，会在瞬间电动力作用下导致绕组变形。
4结束语
总之，变压器运行的状态是否正常，可以利用油色谱分析方法，根据油色的变化情况来进行辨识，这是当前变压器运行过程中普遍使用的一种监测方法，通过对变压器油色变化的有效监测来对变压器工作状态进行分析，及时发现变压器运行中存在的故障隐患，提高变压器运行的安全性和可靠性，为电网安全稳定的运行奠定良好的基础。
参考文献：
[1]朱苗.变压器油色谱分析及其故障判断研究[J].中国高新技术企业，2015，（14）：153-154.
[2]牛晓琴.应用变压器油色谱分析判断变压器故障研究[J].科技创新与应用，2013，（31）：6.
论文作者:贾学瑞,曹井川,宁学锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：变压器论文; 故障论文; 色谱论文; 气体论文; 潜伏性论文; 设备论文; 速率论文; 《电力设备》2018年第23期论文;