变压器油色谱在线检测与故障诊断

耿梦媛

摘 要：变压器在我国电力发展过程中，对于输电系统具有举足轻重的作用。因此检测变压器并提出故障诊断对于变压器的正常运行具有重要作用。当前局部放电检测主要包括色相普检测法、脉冲电流法、超声波检测法、射频检测法、电磁波检测法、光检测法等。由于气相色谱法能够更加准确且简易的分析故障状况，成为变压器检测的首先方式。

关键词：油色谱;在线检测;故障诊断

引言

近来中国的直流输电工程发展迅猛。作为超高压直流输电系统核心部件之一的换流变压器，其运行是否可靠和稳定将影响到直流工程的可用率。检测换流变压器局部放电故障可以防止其损坏换流变压器绝缘，避免变压器事故的发生，保障电力系统的安全和稳定运行。

通常，局部放电的检测是指以局放过程中产生的电脉冲、声波、发光、发热和出现的新的生成物等为依据，用表征这一系列现象的物理量来描述其状态;目前用来检测的方法有以下几种：气相色谱检测法、脉冲电流法、超声波检测法、射频检测法、电磁波检测法、光检测法等。

气相色谱法由于具备可靠性强，灵敏度高，方便操作等优势，已成为了换流变压器检测时必做的项目。

1油色谱在线监测原理

变压器局部放电会使变压器的油中分解而来的气体成分会出现变化，通常气体成分主要是一氧化碳、二氧化碳、氢气、乙炔、乙烯甲烷和乙烷。这些气体能够在油中溶解重叠，进而产生气体裂解。具体根据裂解产生的机理得出设备内部故障根源，进而达到诊断变压器故障目的。

变压器故障的种类和故障情况和分解的特征气体浓度特征以及气体含量成分有很大的关联、所以对特征气体的成分和含量特征进行检测，就能够对变压器的绝缘状态进行判断，进而得出变压器故障问题。变压器产生的故障不同，其特征气体也是不同的。反过来说就是不同故障类型有不同气体成分。

2变压器油色谱（GDA）在线监测系统的构成

变压器变压器油色谱在线监测系统主要是通过对油循环系统对变压器内的油样进行采集，再将样品数据通过真空脱气系统中进行油气分离。进而得到脱油后的气体样本。再将此样本放置到六通阀的定量管上。完成上述步骤后，试验人员要利用氮气将定量管气体顶人到色谱柱。色谱柱能够按照不同的气体进行分类处理。最后可以分别对气体进行检测。检测数据可以通过DSP进行数据分析处理，进而实验人员可对变压器故障進行分析诊断，实现了对变压器的在线实时检测。

此外，检测采集和数据传输系统是实现GDA在线监测系统的关键环节，对于最终的故障诊断具决定性影响，所以在设计DGA在线监测系统要对监测采集和数据传输系统做严格完善。一般监测采集系统是通过半导体传感器获取相关数据的，传感器是使用固体电解质材料制作的。

3变压器故障分析诊断一以变压器过热故障诊断为例

3.1变压器故障特征

这里以变压器热性故障为例，当变压器产生过热故障时，气体特征会出现分子烃类气体增多的现象。包括甲烷和乙炔都会出现在故障气体之中。温度相对较低时，一般甲烷成分占比例较大。温度较高时，乙炔和氢气的成分会增大。当变压器过热严重时。会产生微量乙炔，其含量较低，产生大量的CO和CO，而且温度越高CO和CO2比值就会越多。当变压器出现过热故障时，会使绝缘油产生老化现象，进而破坏变压器的绝缘性能。从而造成更为严重的故障。

3.2变压器故障诊断方式

诊断原理即通过对变压器油中溶解产生的特征气体采集.分析，能够得到故障处的热分解本质。前文曾提过，不同故障类型，其气体特征也会不同。此外，绝缘材料也会影响特征气体的组成部分。因此对于变压器故障的诊断可通过对特征气体的分析而得出准确结论。判断变压器故障性质的特征气体法：

①一般过热性故障，总烃较高，C2H2<5uL/L。

②严重过热性故障，总烃高C2H，>5uL/L，但C，H2，未构成总烃主要成分，H2含量较高。

③局部放电，总烃不高，C2H2>100uL/L，占总经的主要成分。

④火花放电，总烃不高C2H2>100uL/L，H2较高。

⑤电弧放电，总烃高，C2H2高并构成总经的主要成分，H2含量高。

通过以上数据不难看出，实际上较低能量产生的局部放电的特征气体中有极少或没有C2H2的成分。C2H2在任何故障种类中均有出现，但是其含量不尽相同。所以可利用其典型性将C2H2含量作为检测故障性质的主要指标。不过要注意的是，由于所有过热故障都会存在少量的C2H2，所以C2H2不能够直接说明电压器存在电性故障。如温度达1000C以上时，如果单从分析C2H2的角度，诊断结果就会为过热产生放电故障。不过高温的产生原因还可能包括金属源发热或是变压器进水等原因。因此，对于变压器的诊断应该通过对变压器的综合情况来判断，追求诊断内容的广泛性。

3.3三比值实验分析

假设比值范围取202，且已知变压器故障性质为低能量放电电性故障，电位开关设计存在缺陷。得到的故障情况有;各个电位出现接触不良或电位体出现悬浮出现放电，气体检测情况为乙炔含量严重超标等。这时进行实验反馈，佐证GDA在线监测是否实用。可通过对变压器进行内检，从而发现变压器问题处，进而再变压器调试开关上标注放电点。根据故障情况对开关触头和切换阀进行检查。如检查情况尽数发现以下问题，即证明GDA在线检测实验结果和已知分析结果吻合。

①存在载调压开关档位切换错误。动静触头切换错误。

②电位开关存在放电痕迹，且调压开关同步性较差。

③开关齿轮位置错误，且两开关切换室内转盘卡槽均偏离了原方位。

综上所述，当油色谱分析存在乙炔含量超标和电位开关设计不当有着重要的联系，通过实验分析证明，油色谱在线监测能够对变压器故障性质做正确检测，达到变压器诊断要求。

4结论

总之，变压器油色谱在线检测能够对变压器进行有效的故障诊断，由于操作简便，检测结果直观，应在电力系统故障检测领域广泛应用，进一步提高电力系统的安全性和稳定性。

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