变压器油色谱分析及其故障判断研究

朱苗

摘要：21世纪以来，我国的经济飞速发展。随着经济的不断进步，我国的科学技术水平也日益提高。利用对变压器油的色谱分析对变压器进行故障判断是一种新型的、科学的对变压器故障的诊断方法，是技术的一次革新。文章就变压器油色谱分析及其故障判断进行了研究和探讨。

关键词：变压器；油色谱分析；故障判断；故障类型；电力输送 文献标识码：A

中图分类号：TM855 文章编号：1009-2374（2015）14-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.076

变压器在电力输送过程中扮演着非常重要的角色，起到了非常重要的作用，所以变压器的安全问题与电网的安全息息相关，因此保证电压器正常工作是电力工人工作的重中之重，对电压器的故障判断也必须准确。油色谱分析方法能够通过对变压器油的分析，准确地判断出变压器内部的部位和原因。

1 变压器油色谱分析的原理

变压器油本身是一种矿物质油，它是通过对石油进行分离而得来的。变压器油里含有一些有机绝缘材料和矿物绝缘油，是一种绝缘性油，在变压器的运行中起着重要作用。在变压器正常运行的过程中，绝缘油和固体绝缘的老化现象其实属于正常的消耗问题，这属于正常现象。但是在使用过程中，随着油和固体绝缘体的磨损、逐渐老化、变质，会分解出少量的气体，这些气体主要由H2（氢气）、CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）CH4（甲烷）、C2H6（乙烷）、C2H4（乙烯）、C2H2（乙炔）这七种组成。在变压器正常运行的时候，由于正常磨损、老化问题，逐渐的会产生少量的这些气体，但是如果当变压器内部出现问题，有故障时产生的这些气体就会增多。不同的气体如果增多的量不同的话，那么变压器故障的原因就会不同，因此我们就可以对变压器油进行色谱分析，再根据产生的气体的组成，还有所占的成分比例来判断变压器的故障原因和程度或者变压器绝缘老化的程度。

油色谱分析法除了在变压器出现故障后，对变压器进行故障判断外，油色谱分析法还可以对变压器进行故障预防。电力运行部门可以通过定期对变压器油检查其产生气体的成分和含量来对预防变压器内部潜伏性故障的出现，判断是否会危及变压器的正常运行，如果发现故障，也可以及时解决，做到早发现、早解决，防患于未然。

2 变压器内部故障的主要类型

2.1 变压器过热性故障

变压器过热性故障又分为固体绝缘过热和裸金属过热两类。过热性故障的根本原因是由于设备绝缘性能变坏，变压器油或者其他的绝缘性材料因设备过热而裂变分解。当变压器发生过热性故障时，一般会产生甲烷和乙稀气体，这两种气体的含量所占比例非常大，占到总烃含量的80%以上，是产生的气体的主要组分。当变压器内部温度继续升高时，产生的气体中乙烯的成分将会增加。然而判断过热性故障到底是由固体绝缘过热引起的还是由裸金属过热引起的故障，还须根据气体中一氧化碳和二氧化碳的含量比例来判断。固体绝缘过热时，这两种气体的含量较高，而由裸金属过热导致故障时，这两种气体的含量较低。

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 变压器绝缘受潮故障

变压器绝缘受潮故障发生的原因一般是因为环境潮湿或者变压器中进水，从而导致变压器内部设备潮湿、受潮。在这种情况下，产生的气体特征是，其主要成分是氢气，其他气体则都没有明显的增多变化。

3 变压器油的色谱分析与故障判断

变压器油的色谱分析的原理就是根据变压器发生的故障不同时所产生的特征气体成分和含量的不同，利用色谱分析对变压器的故障进行判断。表1是几种根据特征气体判断变压器故障类型的情况：

绝缘油和绝缘纸是变压器的主要绝缘材料，由表1可知，变压器的故障类型主要是由变压绝缘油或者绝缘纸在不同情况下分解产生的气体不同，还有变压器设备本身受潮而导致的故障。下面我们就来分析一下不同故障类型的判断方法：

3.1 过热性故障

由表1可知，当绝缘油过热时，产生的特征气体主要是甲烷，次要气体是乙烯；绝缘油和绝缘纸严重过热时，产生的特征气体主要有甲烷、乙烯、一氧化碳和二氧化碳，还有氢气和乙烷这两种次要气体。

3.2 放电性故障

由表1可知，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；当绝缘油和绝缘纸中都电弧放电时，产生的特征气体主要是氢气、乙炔、一氧化碳和二氧化碳，除此之外，还有少量的甲烷、乙烷和乙烯等次要气体产生；当油纸绝缘局部放电时，会放电分解出大量的氢气和甲烷气体，还有少量的乙炔、一氧化碳和乙烯气体。另外，无论是哪一种放电性故障只要有固体绝缘加入时，都会有一氧化碳和二氧化碳气体产生。

3.3 受潮故障

当变压器设备进水受潮或者油里有气泡时，根据表1数据可知，这两种情况下都会产生大量的氢气。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。

4 结语

总而言之，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。不过在判断变压器故障类型时，还要根据现实的具体情况分析，使用合适的检测方法，从而更加准确、灵敏地对设备进行故障判断和检修，提高变压器的运行可靠性。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）