摘要：变压器油色谱分析技术是基于油中溶解气体类型与内部故障的对应关系，采用气相色谱仪分析溶解于油中的气体，根据气体的组分和含量来判断变压器内部有无异常情况，诊断其故障类型、大概部位、严重程度和发展趋势的技术。其特点是能发现用电气试验不易发现的潜伏性故障，突出针对性防范措施，实现变压器不停电检测和早期故障诊断，是当前绝缘监督的一项重要手段。
关键词：变压器；油色谱；故障诊断
1变压器油色谱分析原理
变压器油作为自石油内部中所分离出的矿物油，其所包含的绝缘成分主要包括了矿物绝缘油及石油当中所含的固体式有机绝缘物质。其中，矿物绝缘油内主要包含了烷烃、芳香族的不饱和烃以及环烃族的饱和烃。而固体的有机绝缘物质则主要包含了纤维素。在变压器油的正常使用过程中，其内部所含有的绝缘油及其他绝缘物质会逐渐变质和老化，同时伴有氢气、乙烷、甲烷、乙炔等少量气体排出。一旦变压器的内部出现故障，则此类气体的释放量就会迅猛增长。例如，当故障点处的温度处于较低范围时，甲烷在气体的释放比例中明显增长；当温度提升时，则乙烯和氢气的比例会急剧增长；当产生严重过热现象时，则会伴有乙炔气体产生。通常，将对故障诊断具有实际意义的气体，如H2，CH4，C2H6等称作特征气体，而将CH4，C2H6，C2H4，C2H2，这4类气体的含量总和称作总烃，即C1+C2。根据变压器油内部溶解的气体组分对故障类型进行判断的具体情况如表1所示。气油所含的气体含量和类型进行测定，则能够对变压器故障进行有效诊断。
2色谱分析方法
2.1特征气体法
《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定，各特征气体浓度的注意值：总烃（C1＋C2）注意值1150μL/L，氢气（H2）注意值150μL/L，乙炔（C2H2）注意值5μL/L。将特征气体组分含量与注意值进行比较判断，如果超过注意值，说明变压器可能存在内部故障，需引起注意。可以根据故障气体的特点对变压器有无故障及故障类型做出初步判断，详见表2。
表2变压器故障时气体特征
2.2三比值法
三比值法是从变压器发生故障时产生的5种特征气体（CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2）中选出2种溶解度和扩散系数相近的气体组分组成三对比值，并以不同的编码表示，根据编码来判断故障的类型。需要注意的是，只有根据油中特征气体组分或产气速率已经判断出变压器存在故障时，才可用三比值法进行故障分析。表3为三比值法的编码规则，表4为基于三比值法的故障判断方法。从表3和表4可以看出，基于三比值法得到的编码数据，可判断变压器内部过热温度情况和放电类型。
3色谱分析在故障诊断中的应用
3.1产气速率
考虑到变压器油内部包含可燃性气体，这就使得其在热环境及电厂环境中会发生自动分解，与此同时，气体的产生速率也会随之加快。因此在对变压器内部的故障问题是否存在进行具体判断的过程中，需要依照变压器油内部的气体含量和气体增长速度两方面要素进行判断。如果变压器内部确实存在故障，则在进行故障判断时，还需对变压器油中所包含的气体产生速率进行考量，并以此作为判断依据，对变压器故障进行更加科学合理地诊断。
3.2产气特征
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%。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。
3.3根据产气速率进行故障判断的方法
（1）在对变压器有无故障存在进行判断的过程中，依据色谱分析最终所得出的变压器后内部总烃绝对值和产气速率是否高于注意值进行故障诊断，以此判断变压器的实际运行状态。其中，注意值指的是变压器正常运行状态下，变压器油内部所含的各种气体类型及所占比例、产气速率等数据值。
（2）当总烃绝对值高于注意值，却低于此数值的3倍，且总烃气体的释放速率低于注意值时，则变压器内部存在故障。考虑到此类故障蔓延趋势较为缓慢，因此可采取继续运行持续观察的方法进行下一步检修作业。
（3）若总烃高于注意值，却低于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率维持在注意值1~2倍的区间范围内时，则变压器内部存有故障，此时需缩短试运行周期，并对故障的发展趋势加以密切关注。
（4）若总烃绝对值高于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率也同样高于注意值的3倍时，则变压器存在严重的内部问题，并且发展迅速，此时需要即刻采取相应的修复措施。
4结语
总之，本文主要以变压器油色谱分析原理为切入点，对变压器油色谱分析方法进行了研究，从而及时发现变压器运行的潜伏问题，以此保障电力系统的安全稳定运行。
参考文献：
[1]李磊.变压器油色谱分析与故障诊断[J].电气制造，2012.
[2]凌海峰，刘津浩，李志新.变压器油色谱分析与故障判断[J].液压气动与密封，2012.
作者简介：
冯程（1990.12），男，云南玉溪人.单位：云南电网有限责任公司玉溪供电局，研究方向：电力设备化学试验方向。
论文作者:冯程
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
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