浅析变压器在线色谱分析系统

邢盛

摘 要：我国是电力大国，电网的安全稳定对社会发展、企业生产、人民生活起着至关重要的作用。要保证电网的安全稳定运行，就对电网设备的安全运行提出了更高的要求，变压器作为电网中的承上启下的重要组成部分，其安全性尤为重要。目前电网已经进入“智能化、自动化”时代，就需要对运行设备提供24小时的安全保障。本文对变压器的日常巡检、故障诊断、故障处理进行探讨，对运用色谱在线分析系统辅助变压器的安全性、可靠性运行提出想法，为电力系统的安稳长周期运行奠定了坚实的基础。

关键词：变压器；变压器故障；变压器保护；电力变压器油；在线色谱分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.134

1 变压器的分类

电力变压器按冷却方式主要分为两种，油浸式和干式。生产企业的配电线路中多采用油浸式变压器，洛阳分公司电力系统中共有高低压变压器共252台，其中油浸变压器210台，占变压器总数的83%。

2 变压器的安全运行

变压器的长周期安全运行，对于配电线路的运行起着重要的意义，由于洛阳石化是连续生产型企业，电力供应的保障尤为重要。下面对电力变压器的常见故障及保护方式进行介绍。

（1）变压器的常见故障。1）响声异常。响声异常主要包括：变压器声音大且吵杂、水沸腾的声音和放电的声音等声响，根据不同声音可以初步推断其故障位置，比如铁芯故障、绕组故障和套管故障等。2）温度异常。在变压器的负荷、散热条件及环境温度未见异常升高的情况下，变压器出现温度异常可能是以下原因造成的：超负荷长时间运行、无法得到良好的散热和铁芯内部发生短路或着涡流导致等。3）放电。放电故障主要有火花放电、局部放电和高能量放电三种。火花放电是因为变压器油中存在杂质；局部放电情况就比较复杂；高能量放电经常出现在绕组匝间的绝缘被层被击穿时。4）短路。变压器短路的情况比较常见，通常是由于变压器负荷增大时伴随的温度升高，及绝缘材料老化产生的绝缘降低，导致变压器内部引线或绕组间的对地短路等。

（2）变压器的保护方式。目前变压器所采取的保护方式主要为瓦斯保护、速断保护和过载保护等。1）瓦斯保护分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护，轻瓦斯保护主要动作为信号，重瓦斯保护主要动作为断路器跳闸。2）速断保护的保护范围有三种，即电流速断、电压速断和差动速断，这三种保护在变压器负载的电压、电流出现故障时提供必要的保护。3）过载保护是对变压器上的某一项电流进行检测，当电流达到或超过整定值时发生动作或信号，对变压器予以保护。

变压器产生的故障大都是由一个或多个小的隐患造成的，目前对于变压器内部的隐患判断并不是很准确，内部一旦产生故障，变压器油会首先产生变化，此时变压器的保护并不会产生动作或报警，而在线色谱分析系统可以有效的根据变压器的变化，实时检测并可以快速的对变压器进行故障隐患判断，有效的提高变压器运行的可靠性。

3 在线色谱分析系统

变压器油是从石油中分离的，主要包含矿物绝缘油和固体有机绝缘物质。在变压器的正常使用过程中，变压器油主要起到散热与绝缘的作用。变压器油内的绝缘物质会逐渐变质及老化，长时间运行后会出现绝缘降低，散热性变差的问题，同时伴有甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、氢气、一氧化碳和二氧化碳等少量气体排出。若变压器内部出现故障隐患，这些气体的释放量便会迅猛增长。色谱分析目前是通过实验室的色谱分析仪来分析，在线色谱分析是通过对油中的溶解气体进行分析和研究，并根据其中的成分和含量加以判断故障问题及严重性。在线色谱分析系统通过数据采集、输送、分析和控制装置对变压器进行实时检测。

（1）气体采集与传输。当变压器内部的某一点发生故障隐患时， 就会产生高浓度的混合油气向外扩散，在油氣扩散区域设置油气采集系统及脱离装置，将油液脱去，将气体送至气体分析装置。针对不同性质的气体产生的时间与容量，气体采集系统将数据传输给分析装置并予以检测。在传输过程中，将采集气体的浓度与时间转换为4-20mA或0-20mA的电信号传输，信号的大小与气体成分及浓度相对应。

采集模块将电信号传至分析装置进行色谱分析。分析装置主要由传感器、检测电路与色谱分析软件组成，对工作环境有恒温、恒压等要求。温度的精确控制可以保证气体组分浓度测量的准确性。色谱软件包含色谱峰检测、峰面积的计算和时间测定等功能，并将分析检测后的数据转换为相关的电信号传输至控制模块。

（2）控制模块。使用标准气样来准确标定出高低浓度区间及图谱后，设定程序。控制模块根据设定的控制程序来判断是否需要动作及报警。比如，若出现放电故障时，变压器油中就会含有氢气，且占比高达90%；若在高温故障时则会释放甲烷和乙烯，在总烃类的含量所占比重高达80%；若出现局部的放电情况，主要释放气体是氢气，次之是甲烷气体，就通常而言，氢气在氢与烃类的占比中高达90%，甲烷和烃类之比高达90%。因此，根据变压器运行时所释放的不同气体特征，对故障类型进行具体判断，就可以分析变压器的故障点及严重程度，表1中列出了故障时气体产生的成分及其故障判断。

4 结语

在传统模式下，变压器的安全运行由其自身所配备的保护承担，当其内部发生隐患或故障时，须由工作人员对其检查初步判断，再根据需要采取进一步分析措施，并根据实验室化验分析结果来确定故障部位及故障原因。这样的模式及时性差，不能快速诊断出其内部故障。而在线色谱分析系统可以快速准确的分析故障，并能实现24小时检测，在发生故障时及时报警，为变压器的安全运行提供有效保障。

参考文献：

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[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.

[3]陈云雷.变压器油中气在线监测系统的研究[D].上海：东华大学，2014.