变压器油色谱分析技术要点及控制措施研究

变压器油色谱分析技术要点及控制措施研究

陆斌赵伶

陆斌赵伶

（国网丹东供电公司118000）

摘要：现阶段，科学技术进一步发展，对于变压器的故障问题，可以选择油中溶解气体分离技术进行有效处理，这一技术还能够延长变压器的使用年限，使之更加的可靠与安全。本文变压器油色谱分析技术的原理进行分析，找出变压器运行过程中可能发生问题，阐述该项技术应用要点与控制方式。

关键词：变压器；油色谱分析技术；要点；控制措施

当前，我国社会经济迅速发展，更高的要求变压器的运行质量、运行效率及经济性。在变压器的故障检测中，原先的检测方式难以较好的找出变压器内部隐藏的故障，这就给企业带来了一定的经济损失。为此，企业需要采用更加有效的检测方式，油中溶解气体色谱分析技术应用于变压器故障检测中，就能够对这一问题加以有效解决，这项技术可以及时的找出变压器故障问题，并对故障类型加以及时判断。

一、变压器油色谱分析原理

在石油内部将矿物有进行分离，得到的就是变压器油，其中存在两种绝缘成分，一是，矿物绝缘油；二是，固体式有机绝缘物质。其中矿物绝缘油内存在烷烃、芳香族与环烃族的饱和烃这两种物质。固体的有机绝缘物质中存在纤维素。在正常使用变压器油时，变压器内部中存在的绝缘油、其他绝缘物质将渐渐变质和老化，并在一定程度上排出乙烯、氢气、乙烷、甲烷、一氧化碳、乙炔、二氧化碳等气体。若变压器的内部发生故障，将会这些气体的释放量急剧增多。主要表现在：当故障点位置的温度在较低范围以内，将会在极大程度上增加甲烷在气体的释放比例；当温度升高时，将使得乙烯和氢气在气体中的比例迅猛增多；若出现温度十分高时，将会出现乙炔气体。在变压器故障诊断中具备实际意义的气体主要有：C2H6、H2、CH4、C2H2、CO、C2H4、CO2，一般将以上提到的气体称之为特征气体，总烃则是C2H4、C2H6、CH4、C2H2的含量总和，也就是C1+C2。图1为依据变压器油内部溶解的气体组分来评估故障类型的实际情况。

图1变压器油溶解气体组分和故障判断

二、变压器存在的故障

（一）热故障

在变压器运行中存在诸多故障类型，由于影响因素多种多样，那么故障类型也比较多，通常将变压器故障分为：过热故障与放电故障。先分析过热故障，之所以会发生这类故障，是由于接触不良而造成的，具体表现形式为：导体故障、磁路故障。该类故障在未接触到固体绝缘时，将导致低分子烴类气体出现，若温度过低，则这一气体的占比会过大。

（二）放电故障

在变压器故障中另一种故障类型为放电故障，该类故障中最多的类型为放电类型。这一故障的主要类型电弧放电故障、局部放电故障、火花放电故障。其中在放电故障当中的电弧放电故障层面，最为常见故障有：由线圈匝、层间穿，然后导致引线断裂、对地闪络等故障，这一故障的特点为：产气较为快，且量十分的大，当变压器内部出现这类故障时，在油当中溶解故障特征气体大多为C2H2、H2，因为这一故障出现的十分快，所以在气体尚未融入到油当中继电器中就已进入了气体，这就使得油中溶解气体组分含量与故障点处、时间存在十分密切的联系。火花放电故障具体为：间隙性的放电故障，由于套管储油柜与引线向电位没有固定的套管导电管放电，这就导致变压器内发生火花放电情况。这一现象发生以后，油中的溶解故障特征气体大多是C2H2、H2，火花放电故障的能量层面并不大，一般而言其含烃的量并不高。而在总烃中油当中能够溶解的C2H2的比例为：25%-90%。局部放电故障的类型属于变压器故障中比较突出的类型；若绝缘油纸绝缘中存在气隙，那么气体介电系数较小，将会付场强比油和纸进行击穿都低，在具体使用过程往往极易发生这一现象，进而极易导致绝缘纸层的损坏，且极易引发严重的安全事故、大大威胁工作人员的生命财产安全，使得企业的利益大大降低[1]。

三、色谱分析的主要方法

（一）产气特征

在变压器内部产生故障现象时，必然会改变变压器在作业过程中释放出来的气体的性质，对于这一现象，相关工作人员应结合气体的性质与属性来合理评估与分辨变压器中存在的问题。如：对于该设备运行过程中出现放电故障时，变压器油中将产生大量氢气，占比超过总量为90%；对于该设备运行过程中出现高温故障时，并会产生甲烷与乙烯，在总烃含量的所占比例中超过80%；对于该设备运行过程中发生局部放电状况时，会释放出先氢气，然后释放出甲烷，一般在氢与总烃中氢气比较高，高达90%，而甲烷和总烃之比会超过90%。对于这一现象，结合该设备运行过程释放出的多种气体特征来合理判断故障类型[2]。

（二）产气速率

通常变压器油内部会具有可燃性气体，进而当其处于电厂环境、热环境中之后，并会自动分解，且该气体的产生速率将随着增大。对于这一情况，在具体判断该设备内部有没有存在故障问题时，应结合变其气体增长的速度、气体的含量进行判断。经判断后，若变压器内部确实存在故障，那么在判断故障过程中，应充分考虑变压器中存在的气体产生速率，将其当做评估依据，对该设备故障加以合理与科学的诊断[3]。

（三）结合产气速率来评估故障

结合产气速率来评估故障的具体手段有：（1）在评估变压器有没有故障问题时，结合变压器油中所具有的总烃含量、产气速率，同时，借助色谱分析方法来评估变压器中所发生故障的种类；也可结合色谱分析后所得出的总烃绝对值、产气速率有没有超过相关标准来诊断故障，进而对该设备的具体运行状态加以评估；上文提到相关标准即该设备处于正常运行状态时，该设备内部具有的多种气体种类、产气速率、在其中的占比等数据值。（2）若总烃绝对值超过注意值，但小于这一数值的3倍，同时总烃气体的释放速率在注意值以下，这就表明变压器内部发生了故障；但由于这一故障蔓延趋势十分缓慢，所以需应用不间断运行密切观察首都那开展下一步检修工作。（3）当总烃超过注意值，却在注意值的3倍以下、总烃气体的释放速率一直处于注意值1至2倍左右时，这就表明该设备内部发生了故障，所以应将试运行周期进行缩短，实时关注故障的发展进程。（4）当总烃绝对值超过注意值的3倍，以此同时总烃气体的释放速率也超过注意值的3倍，这就表明该设备内部发生了严重的内部问题，且发展比较快速，所以应立即选择有效的修复措施[4]。

四、变压器油色谱在线监测系统

（一）原理

油色谱在线监测系统中气体含量检测和油气分离技术具有十分关键的地位。在油色谱在线监测中，借助脱气法可将绝缘油中溶解的特征气体进行分离出，利用色谱柱来分离出全部单组分气体，让其到达气敏检测单元之中[5]。借助气敏检测单元，可依据化学性质、有关物理，把色谱柱所分离出来的组分转变为电信号，这就使得相关测量工作能够更加有效的进行、，目前最为多见的有两种，一是，热导池检测器；二是，氢火焰离子化检测器。可使用传感器输出对每组分气体浓度的电信号进行表示，利用相关关A/D转换工作，可在在终端计算机中将有关电信号进行输入，借助终端计算机将数据上传到主控计

（下转第270页）

算机中，最后在专门应用的软件中对这些数据进行呈现。

（二）结构

这一系统的构成部分有：组分检测模块、组分分离模块、数据后台处理与状态诊断模块、油气分离模块。（1）油气分离模块，也就是借助化学物理方法，从油溶剂中分离出油中溶解的气体，必须确保油气分离工作充分的开展，从而确保后续组分离工作有效进行，确保检测结果的精确性；目前油气分离方法主要有：真空法、薄膜渗透法、顶空法。（2）组分分离模块及检测模块，具体内容为：借助色谱柱，对油气分离模块进行分离，这样就能够获得气体中的每个组分，再借助相应的传感器开展有关检测工作；同时，借助单一气体敏感的检测器，对气体各个组分进行检测；在这一过程中，对比传感器法，这一检测法更为严格的要求着仪器的配置、使用条件、维护工作，但是这一检测方法的检测原理和实验室环境中的仪器原理大致相同，这就确保了线监测数据与实验室试验数据相同，以便更加高效的进行后续研究及分析工作。（3）数据处理及状态诊断模块，具体构成部分为：后台数据传输、后台数据采集处理、状态诊断。利用每个组分的产气速率、浓度、物质量比值，并联系其三比值法、特征气体法等，从而对设备的运行状况加以准确诊断[6]。

五、总结

总而言之，借助色谱分析技术，可细致的记录历史数据，并更加全面的反映变压器的运行情况，从而有效地维护变压器的运行。色谱分析该能够监测变压器运行中潜在的隐患及存在的故障，以便更好的处理故障，确保设备的顺利运行。所以，在实践过程中应更加全面的探究变压器油色谱分析技术，从而更好的满足变压器的使用要求。

参考文献：

[1]张一军.变压器油色谱分析法在变压器故障判断中的应用[J].电工技术，2012（10）：14-15.

[2]张蓉蓉，张可光.基于油色谱分析技术的变压器故障诊断[J].江西电力，2018，42（04）：31-33.

[3]陈娜.变压器油色谱在线监测系统的应用[J].电子测试，2018（07）：90-91.

[4]邢盛.浅析变压器在线色谱分析系统[J].山东工业技术，2018（09）：150.

[5]陈令特.油色谱分析在变压器故障识别中的应用[J].水电站机电技术，2017，40（04）：63-65+75.

[6]申奥.变压器油色谱分析诊断技术[J].中国新通信，2017，19（13）：101.