基于色谱分析实现电力机车变压器故障诊断

王成东

（山东五岳电器有限公司，山东 泰安 271000）

根据电力机车变压器油中各种气体成分及对系统故障的影响的分析，建立了故障诊断系统，在windows操作系统平台上根据诊断流程实现智能化的故障诊断，现该系统已用于铁道部电力机车变压器油潜伏故障的分析工作，各项性能均已达到设计要求。通过对电力机车变压器油中溶解的各种气体成分的色谱分析，可以尽早发现设备内部存在的潜伏性故障，并随时掌握故障的发展情况。在色谱分析法的基础上，对电力机车变压器进行了研究，可以发现，变压器在使用过程中存在着一定的故障风险，在对其故障风险进行了诊断后，制定了相应的解决方法和工作系统，并且希望能够在计算机网络系统的帮助下对电力机车的故障诊断工作，另外制定了一些强有力的解决方法，希望能够有效解决动力电车变压器故障的问题。

一、变压器油中气体成分的分析

在正常情况下运行的变压器油中其溶解气体O2和N2分别为30%和70%左右.当变压器内部存在潜伏故障时，热分解产生的气体以分子的形态存在，如果产气速度很慢，则仍以分子的形态扩散并溶于周围的油中，这样，即使油中气体含量很高，只要尚未饱和，一般就不会有自由气体释放出来。如果产气速率很高，分解的气体除一部分溶解于油中之外，还会有一部分成为气泡而上升，并在上升过程中把油中溶解的氧气和氮气置换出一部分。这种气体置换过程与气泡上升的速度有关。气泡越小，上升越慢，与油接触的时间就长，气体可能完全溶解于油中，最终进入气体继电器内的几乎只有空气成分和溶解度低的气体(如H2，CH4等)，而溶解度高的气体在油中的含量较高，这就是故障早期阶段的特征。相反如果气泡大，上升速度快，与油接触时间短，溶解和置换过程来不及充分进行，分解的气体就以气泡的形态进入气体继电器中.这就是在突发性故障时，气体继电器中积存的故障特征性气体的含量往往比油中气体含量高得多的原因。

此外，由于温度上升时，空气在油中的溶解度是增加的.对于空气饱和的油，若温度降低，将会有空气释放出来，这样运行中即使是正常的变压器，当温度和压力下降时，油中的空气因饱和而逸出，此时仅仅分析气体继电器中积存的气体，不能正确地判断故障.因此必须对油中溶解的气体加以分析，以便尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并随时跟踪故障的发展情况.运行正常的变压器油中溶解气体的组分主要有O2和N2，运行时间较长的正常变压器中，变压器内的绝缘材料在电或热的作用下分解产生可燃和非可燃的各种气体。

二、对电力机车变压器系统设计进行分析

电力机车变压器在运行工程中采用了色谱技术，并且利用了诊断处理系统，使得产生的气体能够进入色谱仪，进而对气体进行分离，产生纯净的气体，随后，借用专门的仪器在计算机系统上转换成对应的数据信息，最后经过一定的处理来对每种气体的含量进行测定，将对应的气体名称准确记录，除此之外，还要将采集的数据合理保存，从而在诊断变压器故障时有相关的数据依据。

三、电力机车变压器故障进行诊断

电力机车变压器在运行过程中会产生一定量的气体，这主要是为了对变压器的运行状况进行调查，确保其在出现异常状况时能够有准确的修理方案，确保变压器能够及时进行维修，两降低对电力机车的影响，具体的分析判断主要有以下几个方面。

（一）对变压器是否发生故障进行判断

当变压器在运行过程中出现故障时，会产生一定量的氢气、烃类气体、一氧化碳、二氧化碳等等。所以，在对变压器是否发生故障进行判断的过程中，可以对以上气体的数据变化进行分析，最后再与标准值进行比较，工作人员要对数值变化较大的气体进行分析；除此之外，还可以对设备进行跟踪分析，对数据进行处理后进行判断。另外，还应该对数据低于标准值的气体进行分析，确定其变化原因后再进行下一步分析。尽管有的数据变化大，也不能百分百说明变压器在运行过程中出现了故障，因此需要工作人员根据实际情况对变压器进行分析。

（二）对变压器的损坏程度进行判断

在实际的工作中，仅仅对气体数据的变化进行分析是远远不够的，这会在很大程度上出现误差，因此，还需要对气体产生的速率进行研究。气体产生速度的快慢在很大程度上会受到变压器故障部位、损坏程度以及变压器内部温度的影响。由此可见，分析气体产生的速度不仅可以对变压器是否发生故障进行分析，还能够对其损坏程度进行分析。在对电力机车变压器进行故障分析时，可以将产生气体的速度以及气体数据的变化联系起来进行分析，这样便可以更加准确的对变压器故障进行分析，从而可以更容易的分析出具体的故障部位以及损坏程度。

（三）对变压器发生故障种类进行判断

在实际的故障分析工作中，我们可以发现变压器在运行过程中产生的气体对其内部性能有一定的影响，因此，可以借助三比值法来确定变压器故障的种类，随后根据专门的数据信息进行分析，确定具体故障种类。

总结：通过上文的论述可以发现，电力机车变压器在运行过程中产生的气体会对其正常运行产生影响，因此需要为其制定专门的研究方案，结合计算机对变压器进行诊断，在此过程中，要注意数据的准确性以及真实性。当前，我国将此工作系统应用在铁道部，使得我国电力机车变压器能够正常运行，并且各项工作指标已能满足当前的工作需求。