色谱分析判断变压器故障

何俊晔

摘 要：随着发供电设备的不断增加，油的监督工作也显得越来越重要。变压器运行状态的检测对于整个变电电力系统来说是非常的重要，只有动态掌握其运行状态，才能及时发现其故障，色谱分析对于充油设备的故障的诊断有着很大的作用。本文分析了色谱分析的原理，以及在变压器状态监测中的实例应用。

关键词：变压器；色谱分析；故障

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0134-02

前 言

变压器发生故障时，其故障类型有过热何电弧放电等。变压器内部的绝缘油中溶解一些气体，此时油中溶解了运行中产生的气体、故障运行产生的气体等，我们运用色谱分析，根据气体类型来判断变压器内部的故障，从而保障电力的生产安全。

1 色谱分析原理

色谱分析就是应用在化学领域的分离技术。使混合气体通过两个相，一个固定相，另一个流动相间进行分配。各气体组分由于性质与结构不一，滞留时间也不一样，因此会从固定相流出次序也不一样。

2 特征气体的产生

运行的变压器，其内部的绝缘油或者绝缘纸等材料在温度、电场和催化剂等的作用下，会分解产生某些特定的气体（或特征气体）。不同的产气特征就代表变压器内部有不同的故障。如产生氢就说明了有局部放电产生，温度较高而过热会产生乙烯，产生乙炔就说明内部有电弧放电。

日常工作用，我们使用气相色谱仪分析溶解于油中的气体，根据气体的组分和各种气体的含量来判断变压器内部有无异常情况，诊断其故障的类型。

3 故障类型及特征

利用油中特征气体诊断的故障的方法，又称特征气体法。充油设备在故障的条件下，产生的气体主要是氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等永久性气体。电力设备内部发生的故障是很复杂的，故障类型非单一，因此要根据产生的故障特征气体，判断设备的故障。

3.1 过热故障

过热性故障，其气体的来源是油裂解产生的气体主要是甲烷、乙烯为主。当故障点温度较低时，甲烷的比例大；热点温度升高，乙烯、氢气组分含量增加；发生严重过热，故障点温度达到800℃以上，也会产生少量的乙炔。

在变压器发生过热故障时，也会有较多的一氧化碳和二氧化碳气体，随着温度的升高，其两种气体的比值也逐渐增大。

3.2 放电故障

放电故障分为高能放电、低能放电和局部放电。

高能放电的电弧放电时，产生大量的氢气和乙炔，高能放电能量高，因此总烃的含量就高。

低能放电，一般指火花放电，其放电产生氢、甲烷和少量的乙烯和乙炔。低能放电能量低，因此总烃的含量不高。

局部放电产生氢气、甲烷和能量高产生的少量乙炔。

3.3 受 潮

充油电气设备内部受潮，发生水分解而产生氢气。充油设备油中溶解气体氢气的含量很高，其他气体含量很低，则说明设备绝缘受潮。

4 色谱分析的实例运用

4.1 放电故障的分析

鹤山站#1主变投运前及局放后油样色谱分析都未发现乙炔，但投运后第一天发现乙炔0.38μL/L，按照南网规程进行投运后的色谱试验，到8月7日為止乙炔每天大概增长0.3μL/L，乙炔值为2.26μL/L；8月8日为2.86μL/L，从7日到8日一天增长了0.6μL/L。虽然总烃不大、未超过南网规程要求，乙炔值也未超过南网规程要求的5μL/L，但总烃的产气速率为69.5mL/d，相对产气速率为648%/月，大大超过规程要求。南网预试规程认为烃类气体总和的产气速率大于12mL/d（密封式），或相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常。

从油样色谱分析数据可以看出，增长成分主要是乙炔。初步判断变压器内部存在低能量的油中火花放电，油中火花放电一般是间歇性的，以乙炔含量的增长相对其他组分较快，而总烃不高为明显特征。因此建议对变压器做进一步的检查与试验，确保设备安全可靠运行。

4.2 瓦斯气的色谱分析

2015年7月9日，22：40时，接设备部通知，220kV银湖站#1主变轻瓦斯发信，瓦斯继电器内有气体积聚。即安排化学班到场取主变油样、瓦斯气样检测，7月10日，3：30时，得出检测结果，主变油结果正常，瓦斯气中含有少量烃类气体，经分析认为主变可以继续运行。后变检现场巡视发现主变套管升高座处有严重漏油，即申请停电处理。

结合主变油样、瓦斯气样试验结果（详见分析报告）和漏油严重的情况分析，轻瓦斯发信原因是主变漏油过程中，瓦斯继电器中的空气逐渐积聚，导致轻瓦斯动作。瓦斯气中含有少量烃类气体是由于瓦斯继电器中的空气积聚过程中，长时间与油中气体相互溶解、相互平衡，而瓦斯气体中总烃比中部、下部油样色谱分析结果大的原因，是取油样以及色谱仪误差造成的，其中不含氢气、乙炔，说明气体不是来源于变压器内部故障而产生的。

5 总 结

色谱分析在我们化学试验中有着十分重要的作用，通过气体进行检测和分析，从而判断变压器或者充油设备是否有故障，并且检测故障是否有扩大的趋势，保障设备的寿命。色谱分析能够通过试验数据得出结论，准确地发现变压器内部的早期故障，能有效检测变压器状态，从而保障设备供电安全可靠。

参考文献

[1]罗竹杰，等编著.电力用油与六氟化硫.中国电力出版社，2007.

[2]河南电力技师学院编著.油务员.中国电力出版社，2008.

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收稿日期：2018-9-9