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摘要：变压器油色谱分析法是一种高效的、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及故障判断进行了探讨。
关键词：变压器；油色谱分析；故障判断
一、变压器油色谱分析
通常情况下，当变压器处于正常运行的过程中，其组成物质的性能也会随着变压器运行时间的增长而逐渐减退甚至是丧失，部分绝缘材料在运行过程中会逐渐地分解出少量的化学气体。如果内部某一部分的温度过高或者出现某一部分放电和电弧放电等事故时，各种低分子的烃类和二氧化碳等气体被分解的速度就会加快，分解出大量的这些气体。油中分解出来的气体形成气泡，在油流经或扩散
的时候逐渐地在油里溶解。就会对变压器的正常运行造成阻碍和影响。因为这种气体的数量已经远远超过了溶解的数量，而部分没有及时得到解决和处理的气体则会进入到变压器的内部，使继电器发生移动，导致故障的产生，影响变压器的正常运行，给变压器的运行过程中埋下了风险隐患。在故障发生的初期阶段，继电器内部的温度还没有处于过高的状态，继电器内部所存在的气体含量相对较少，如果在这个阶段能够全面、严谨地对油中气体的组成成分进行分析和研究，含量的多少和发展的程度，就可以查出变压器内部潜伏的故障，采取措施阻止事故的发生。色谱分析是采用气相色谱仪获取各气体的组成和含量。
二、变压器故障种类
2.1温度过高导致的故障
变压器属于带电工作的设备，在其运行过程中，一旦负荷电流过大时，则会产生温度过高的现象，而当内部温度超过所能承受的最高值时，则会导致其他部件受到不同程度的损坏，影响变压器正常的工作。在变压器温度过热故障中，最为常见能通常有裸金属过热及绝缘固体过热等。三相无载分接开关动、静触头表面光滑无过热放电痕迹，接触到位。低压套管断磁焊缝正常。高压侧穿缆引线绝缘表面无放电过热痕迹，低压侧铜排引线接头及附近的手包绝缘无过热变色情况，接头的接触面接触电阻皆在4～5μΩ，接触良好。
2.2变压器放电性故障
变压器放电性故障一般是由于设备内部产生放电现象而导致的设备绝缘性恶化。产生放电现象的原因也有很多种，例如电弧放电、火花放电和互感器和套管上的局部放电等。这三种放电性故障，由于故障发生的原因不同，所产生的气
体成分和含量也会有所不同。电弧放电时，所产生的气体中，含量较多的主要是乙炔和氢气，还有少量的甲烷和乙烯气体产生；火花放电时，产生的气体中一般总烃的含量不会很高，也是以乙炔和氢气为主，其次是甲烷和乙烯气体；局部放电产生气体的特征，其主要成分是氢气，其次是甲烷。通常氢气占氢和烃总量的90%以上，甲烷与烃总量之比大于90%。
2.3变压器受潮导致的故障
在潮湿的环境下变压器会发生故障。特别是水会对变压器带来严重的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而变压器通常都是安装在户外环境中，这就导致与水接触的机率较大，特别是在雨天，一旦雨水进入到变压器内部，则会导致变压器故障发生，严重时可能会发生爆炸。同时在潮湿环境下，变压器内部一些部件的正常性能也会受到较大的影响。
三、利用色谱分析故障的原理
变压器的设计原理中，绝缘工作的设计主要是通过变压器油和绝缘材料来进行，变压器油加上特殊的绝缘材料，能够在变压器的正常工作中，有效地对电流进行绝缘，维持变压器内其他部件的正常工作。而变压器油是从石油原油中分离出来的一种油质，因此，变压器油也包含了石油的构成元素烷烃、环烃族饱和烃等化学有机物。变压器在正常的工作过程中，内部的电流转换等化学反应会对变压器油的化学性质产生一定的改变。处于运行中的变压器，在运行过程中各种因素的影响，其绝缘材料和变压器油原有的化学性质会受到不同程度的破坏，从而导致一些性质上的变化发生，特别是变压器油在变压器运行过程中其受在温度过高时发生化学变化，从而使其原有的化学构成元素出现改变，有一些气体得到分解出来。变压器油在长时间的使用过程中，其化学性质发生改变，从而有气体产生，这些气体充分的融入到油质中，从而导致变压器油的色谱发生改变，呈现出来的颜色也会有所不同。特别是在变压器发生故障时，变压器油的颜色则会变化的更为突出。主要是由于在故障时，变压器油与绝缘材料会有化学反应发生，从而导致更多的气体产生，使变压器油的色谱变化更为明显。故障不同，变压器油质所表现出来的颜色也会存在差异。由于变压器油与故障之间的这种变化关系，所以可以利用色谱分析来对变压器故障种类进行判断，确保及时找到故障的原因并尽快解决。
四、色谱分析对变压器的故障判断
4.1过热性故障
裸金属过热，指设备内的热量只引起绝缘油的分解，包括分接开关接触不良、引线和分接开关的连接处焊接不牢等。油中气体的特征是，烃类气体逐渐增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，占到总烃的80%左右，甲烷在故障点的温度较低时比重较大，乙烯和氢气在故障点温度较高时的比例增加，但增幅度不如烃类气体。随着温度的不断升高，也出现少量的乙炔气体。固体绝缘过热，指过高的温度涉及固体绝缘材料，会产生大量的的低分子烃类气体和少量的CO和CO2。低温度过热，由于变压器长期过负荷或其他原因使绕组的固体绝缘长期承受局部的低温度过热，使油不能分解，出现长期低温度过热加速绝缘纸的碳化的现象。
4.2放电性故障
漏电是导致变压器发生故障的重要因素，由于变压器作为电压调节设备，其需要与众多的电流部件进行接触，这就导致其出现漏电的机率增加，一旦变压器内部某一部件发生漏电现象，则会导致其他部件受损，对变压器的正常运行带
来较大的影响。例如，当变压器油中出现火花放电故障时，产生的气体主要有氢气、甲烷和乙炔气体；当绝缘油中电弧放电时，产生的气体主要是氢气、乙炔和甲烷，次要气体组分为乙烯和乙烷。
4.3受潮故障
变压器通常都是安装在户外环境中，这就导致与水接触的机率较大，特别是在雨天，一旦雨水进入到变压器内部，则会导致变压器故障发生，严重时可能会发生爆炸，同时在潮湿环境下，变压器内部一些部件的正常性能也会受到较大的影响。设备内部进水受潮时，除了油中的水分和固体绝缘中存在的气隙而发生局部放电，从而产生氢气外，水分子也会在电场作用下发生电解反应生成氢气，还有水分与铁发生的化学反应，也会产生大量的氢气。因此，变压器内部进水受潮时，氢气的含量会比较高。
五、结语
变压器在正常运行过程中，变压器油随着温度的变化会产生相应的化学反应。而且在变压器发生故障时，变压器油产生的化学反应更为明显，油色也会随之发生较大的变化。因此可以针对变压器油变化的情况，利用色谱分析方法来判断变压器的故障，并针对不同的油色变化来区分出变压器故障的种类，从而根据不同的故障类型采取相应的处理措施，提高变压器运行的稳定性。
参考文献：
[1]王海瑞.浅析大型变压器油色谱分析及故障判断[J].电源技术应用，2013（5）：158.
[2]吉亚民.大型变压器状态评估及故障诊断技术研究[D].华北电力大学，2012.
[3]王继伟.大型变压器在线监测系统的应用分析[D].山东大学，2013.
作者简介：
姓名：吴蔚 出生年月：1986.09 性别：女 民族：汉 籍贯：河北张家口 学历：本科 工作单位：中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司
论文作者:吴蔚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 色谱论文; 发生论文; 氢气论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第32期论文;