摘要：变压器油的色谱分析技术主要建立在油中所含溶解气体类别及其与变压器内部存在故障之间的对应联系所使用的故障诊断方法，通过运用气相色谱分析仪器，能够对油中所包含的气体进行分析和研究，并依照气体含量和组成成分对变压器是否存在异常情况加以判断，从而对其所存在的故障类型、发生部位、发展趋势以及严重程度进行及时诊断。
关键词：油色谱分析；变压器故障诊断；应用
1导言
本文主要以变压器油色谱分析原理为切入点，并结合变压器油色谱分析在故障判断中的意义进行了分析，对色谱分析在故障诊断中的应用进行了分析，以期为保障电力系统的安全稳定运行提供了有利保证。
2利用色谱分析故障的原理
变压器的设计原理中，绝缘工作的设计主要是通过变压器油和绝缘材料来进行，变压器油加上特殊的绝缘材料，能够在变压器的正常工作中，有效地对电流进行绝缘，维持变压器内其他部件的正常工作。而变压器油是从石油原油中分离出来的一种油质，因此，变压器油也包含了石油的构成元素烷烃、环烃族饱和烃等化学有机物。变压器在正常的工作过程中，内部的电流转换等化学反应会对变压器油的化学性质产生一定的改变。变压器处于运转工作时，变压器油和相关的绝缘材料会因为受到变压器工作的影响会产生一定的性质变化，原有的化学性质遭到破坏。在这个过程中，变压器油会因为受热度增高而产生一定的化学反应，原本的化学构成元素因为受外界作用而发生改变，分解出一些气体。
变压器油因为化学性质的改变而产生出了一定的气体，这些气体在变压器油中溶解与油质结合以后，会使变压器油的色谱发生一定的改变，呈现出异样的颜色，尤其在变压器中出现故障时油质颜色变化的最剧烈。变压器内部出现机器故障时，变压器油和绝缘材料的化学反应会更剧烈，产生的气体也更多，因而变压器油的色谱也就会呈现出色谱上的变化。而且根据变压器产生故障种类的差异，变压器的油质呈现的颜色也各不相同。正由于变压器的油与机器出现故障时的这种内在联系，可以通过查看变压器油的色谱来对变压器的故障种类进行判断。色谱分析就是利用气相色谱仪，对各种气体在具体的含量、构成及组成等进行分析。
3变压器油色谱分析在故障判断中的意义
3.1维持变压器正常运转
通过对变压器油的色谱分析来判断故障种类这一方法在变压器的使用工作中是有重大的意义的。首先，这一方法能够维持变压器的正常运转，维护电力系统的稳定运行。利用对变压器油的色谱分析方法，能够真实的了解变压器的工作状态，对于维护整个电力系统的工作稳定有着重要意义。
3.2及时发现潜在故障
变压器的维护工作是变压器运行管理中的重要工作内容，其主要目的就是确保变压器的健康稳定运行，避免因为发生故障而影响到电力系统运行的安全性和可靠性。所以通过色谱分析，能够及时的获取变压器的潜在故障，为维修人员提供维修依据，从而提前消除故障隐患，避免故障的发生，为变压器的稳定运行创造有利的条件。
4基于油色谱分析的变压器故障诊断与应用
4.1产气特征
一旦变压器内部发生故障问题，则变压器在运行过程中所释放的气体性质就会发生相应的改变，因此，技术人员能够依据气体性质及属性对变压器存在的故障进行有效的辨别。例如，在出现放电故障时，变压器油中会含有氢气，占比高于总量的90%；在高温故障时会释放甲烷及乙烯，在总烃含量占比中高于80%；在出现局部放电情况时，主要释放气体为氢气，次之为甲烷，通常而言，氢气在氢与总烃的占比中高达90%，而甲烷和总烃之比则高于90%。因此，针对变压器运行时所释放的不同气体特征能够对故障类型进行具体判断。
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4.2产气速率
考虑到变压器油内部包含可燃性气体，这就使得其在热环境及电厂环境中会发生自动分解，与此同时，气体的产生速率也会随之加快。因此，在对变压器内部的故障问题是否存在进行具体判断的过程中，需要依照变压器油内部的气体含量和气体增长速度两方面要素进行判断。若变压器内部确实存在故障，则在进行故障判断时，还需对变压器油中所包含的气体产生速率进行考量，并以此作为判断依据，对变压器故障进行更加科学合理地诊断。
4.3故障部位确定
变压器导电回路出现异常时，产生较高体积分数的Ｃ2Ｈ2，且Ｃ2Ｈ4/ＣＨ4比值偏高，Ｃ2Ｈ4产气速率高于ＣＨ4；磁路发生故障时，几乎不产生Ｃ2Ｈ2，Ｃ2Ｈ2/Ｃ2Ｈ6比值小于６，且Ｃ2Ｈ6和Ｃ2Ｈ4的体积分数、产气速率比值（甚至两者）都在正常范围，无明显数据特征，很难确定具体故障类型。为减小误差，采用异常后第14天与第28天的数据为基础，计算出Ｃ2Ｈ4的产气速率为29.259ｍＬ/ｄ，远大于ＣＨ4的产气速率10.129 ｍＬ/ｄ，且异常后28天φＣ2Ｈ2＝12.06μＬ/Ｌ，据此也可判定故障发生在导电回路。对变压器进行各项电气实验，结果表明各电压等级绕组绝缘电阻、铁心对地绝缘电阻等均无异常，但是低压侧不平衡率较高。同时故障为裸金属放电故障，而绕组中仅在连接部位存在裸露的金属铜，所以初步判定为低压侧的三角形连接及与铜母排连接部位的裸金属放电故障。
4.4根据产气速率进行故障判断的方法
首先，在对变压器有无故障存在进行判断的过程中，可依照变压器油中所包含的总烃含量与产气速率，并结合色谱分析方法对其故障类型加以判断。同时，依据色谱分析最终所得出的变压器后内部总烃绝对值和产气速率是否高于注意值进行故障诊断，以此判断变压器的实际运行状态。其中，注意值指的是变压器正常运行状态下，变压器油内部所含的各种气体类型及所占比例、产气速率等数据值。其次，当总烃绝对值高于注意值，却低于此数值的3倍，且总烃气体的释放速率低于注意值时，则变压器内部存在故障。考虑到此类故障蔓延趋势较为缓慢，因此可采取继续运行持续观察的方法进行下一步检修作业。再者，若总烃高于注意值，却低于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率维持在注意值1~2倍的区间范围内时，则变压器内部存有故障，此时需缩短试运行周期，并对故障的发展趋势加以密切关注。最后，若总烃绝对值高于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率也同样高于注意值的3倍时，则变压器存在严重的内部问题，并且发展迅速，此时则需要即刻采取相应的修复措施。
5结论
综上分析，我们根据变压器的油色变化来了解变压器的正常工作状态，是目前电力系统等变压器应用行业中普遍使用的一种监测方法，变压器内的油色变化情况是对变压器工作状态最真实的一种反应，正确地掌握对变压器油色的辨识方法，对于变压器的利用工作有着重大的发展意义。通过对变压器油色的辨识分析，能够维持机器设备的正常工作进程，能够提前发现变压器中潜在的故障。
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论文作者:崔超,刘慧娴,于娟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：变压器论文; 色谱论文; 故障论文; 气体论文; 速率论文; 高于论文; 工作论文; 《电力设备》2017年第33期论文;