色譜分析判斷變壓器故障

何俊曄

摘 要：隨著發供電設備的不斷增加，油的監督工作也顯得越來越重要。變壓器運行狀態的檢測對于整個變電電力系統來說是非常的重要，只有動態掌握其運行狀態，才能及時發現其故障，色譜分析對于充油設備的故障的診斷有著很大的作用。本文分析了色譜分析的原理，以及在變壓器狀態監測中的實例應用。

關鍵詞：變壓器；色譜分析；故障

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0134-02

前 言

變壓器發生故障時，其故障類型有過熱何電弧放電等。變壓器內部的絕緣油中溶解一些氣體，此時油中溶解了運行中產生的氣體、故障運行產生的氣體等，我們運用色譜分析，根據氣體類型來判斷變壓器內部的故障，從而保障電力的生產安全。

1 色譜分析原理

色譜分析就是應用在化學領域的分離技術。使混合氣體通過兩個相，一個固定相，另一個流動相間進行分配。各氣體組分由于性質與結構不一，滯留時間也不一樣，因此會從固定相流出次序也不一樣。

2 特征氣體的產生

運行的變壓器，其內部的絕緣油或者絕緣紙等材料在溫度、電場和催化劑等的作用下，會分解產生某些特定的氣體（或特征氣體）。不同的產氣特征就代表變壓器內部有不同的故障。如產生氫就說明了有局部放電產生，溫度較高而過熱會產生乙烯，產生乙炔就說明內部有電弧放電。

日常工作用，我們使用氣相色譜儀分析溶解于油中的氣體，根據氣體的組分和各種氣體的含量來判斷變壓器內部有無異常情況，診斷其故障的類型。

3 故障類型及特征

利用油中特征氣體診斷的故障的方法，又稱特征氣體法。充油設備在故障的條件下，產生的氣體主要是氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等永久性氣體。電力設備內部發生的故障是很復雜的，故障類型非單一，因此要根據產生的故障特征氣體，判斷設備的故障。

3.1 過熱故障

過熱性故障，其氣體的來源是油裂解產生的氣體主要是甲烷、乙烯為主。當故障點溫度較低時，甲烷的比例大；熱點溫度升高，乙烯、氫氣組分含量增加；發生嚴重過熱，故障點溫度達到800℃以上，也會產生少量的乙炔。

在變壓器發生過熱故障時，也會有較多的一氧化碳和二氧化碳氣體，隨著溫度的升高，其兩種氣體的比值也逐漸增大。

3.2 放電故障

放電故障分為高能放電、低能放電和局部放電。

高能放電的電弧放電時，產生大量的氫氣和乙炔，高能放電能量高，因此總烴的含量就高。

低能放電，一般指火花放電，其放電產生氫、甲烷和少量的乙烯和乙炔。低能放電能量低，因此總烴的含量不高。

局部放電產生氫氣、甲烷和能量高產生的少量乙炔。

3.3 受 潮

充油電氣設備內部受潮，發生水分解而產生氫氣。充油設備油中溶解氣體氫氣的含量很高，其他氣體含量很低，則說明設備絕緣受潮。

4 色譜分析的實例運用

4.1 放電故障的分析

鶴山站#1主變投運前及局放后油樣色譜分析都未發現乙炔，但投運后第一天發現乙炔0.38μL/L，按照南網規程進行投運后的色譜試驗，到8月7日為止乙炔每天大概增長0.3μL/L，乙炔值為2.26μL/L；8月8日為2.86μL/L，從7日到8日一天增長了0.6μL/L。雖然總烴不大、未超過南網規程要求，乙炔值也未超過南網規程要求的5μL/L，但總烴的產氣速率為69.5mL/d，相對產氣速率為648%/月，大大超過規程要求。南網預試規程認為烴類氣體總和的產氣速率大于12mL/d（密封式），或相對產氣速率大于10%/月則認為設備有異常。

從油樣色譜分析數據可以看出，增長成分主要是乙炔。初步判斷變壓器內部存在低能量的油中火花放電，油中火花放電一般是間歇性的，以乙炔含量的增長相對其他組分較快，而總烴不高為明顯特征。因此建議對變壓器做進一步的檢查與試驗，確保設備安全可靠運行。

4.2 瓦斯氣的色譜分析

2015年7月9日，22：40時，接設備部通知，220kV銀湖站#1主變輕瓦斯發信，瓦斯繼電器內有氣體積聚。即安排化學班到場取主變油樣、瓦斯氣樣檢測，7月10日，3：30時，得出檢測結果，主變油結果正常，瓦斯氣中含有少量烴類氣體，經分析認為主變可以繼續運行。后變檢現場巡視發現主變套管升高座處有嚴重漏油，即申請停電處理。

結合主變油樣、瓦斯氣樣試驗結果（詳見分析報告）和漏油嚴重的情況分析，輕瓦斯發信原因是主變漏油過程中，瓦斯繼電器中的空氣逐漸積聚，導致輕瓦斯動作。瓦斯氣中含有少量烴類氣體是由于瓦斯繼電器中的空氣積聚過程中，長時間與油中氣體相互溶解、相互平衡，而瓦斯氣體中總烴比中部、下部油樣色譜分析結果大的原因，是取油樣以及色譜儀誤差造成的，其中不含氫氣、乙炔，說明氣體不是來源于變壓器內部故障而產生的。

5 總 結

色譜分析在我們化學試驗中有著十分重要的作用，通過氣體進行檢測和分析，從而判斷變壓器或者充油設備是否有故障，并且檢測故障是否有擴大的趨勢，保障設備的壽命。色譜分析能夠通過試驗數據得出結論，準確地發現變壓器內部的早期故障，能有效檢測變壓器狀態，從而保障設備供電安全可靠。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-9