浅谈色谱分析在变压器油监督中的应用

浅谈色谱分析在变压器油监督中的应用

杨赛

内蒙古锡林郭勒白音华煤电有限责任公司赤峰新城热电分公司内蒙古024000

摘要：两次色谱分析结果的异常超标，以及根据这些异常数据对油或设备进行的有效处理，消除安全隐患。1台500kV主变在色谱分析中，发现特征气体总烃含量超过国标规定值150μl/l，结合变压器油的介损实验，及时发现了油质的异常氧化，并得到恰当的处理，减缓了油的劣化速度；另外1台220kV的变压器油中氢气含量超国标规定值150μl/l，据此发现了设备绝缘材料有受潮现象，运回厂家进行了彻底处理，消除了产气源，保证了设备的安全运行。

关键词：变压器油；色谱分析；总烃；抗氧化剂；氢气受潮

1前言

变压器油中溶解气体色谱分析之所以能够用于诊断充油电气设备内部的潜伏性故障，是因为：

（1）设备故障时，故障的异常能量会引起周围的绝缘油以及固体绝缘材料的裂解，产生特定种类及含量的低分子气体；

（2）产生的低分子气体会全部或部分溶解、分布在绝缘油中；

（3）低分子气体的种类和含量大小反映了故障的类型和严重程度。

变压器等设备用油涉及特征气体超标时的内部故障一般可分为过热和放电两类。过热按温度高低，可分为低温过热（150℃~300℃）、中温过热（300℃~700℃）和高温过热（>700℃）3种情况。放电按照电量的大小可分为局部放电（包括电晕放电和辉光放电），火花放电（包括一般火花放电和沿面闪络放电），电弧（高能量）放电等3种情况。无论何种故障，都会造成绝缘油的分解或绝缘材料的分解。过热故障产生的部位不同，能量不同，其产气特征也不相同。另外，电气设备内部受潮，也产生相应的特征气体，可通过油气色谱分析检测这一类潜伏性故障，该故障严重时可造成设备损坏。利用变压器油特征气体色谱分析，同时结合其他方面的特征变化，可提前发现存在的安全隐患，采取相应措施，把隐患消除在萌芽状态。

2某厂2#主变油中总烃超标

2.1问题分析

某厂2#主变额定电压500kV，额定容量435MVA。根据《GB/T14542-2005变压器油维护管理导则》中规定，该变压器油色谱分析监督周期应为3个月。2013年9月，取样进行色谱分析试验时，发现油样颜色急剧加深，由6月份的淡黄色变成了棕红色。色谱分析发现，总烃（甲烷，乙烷，乙烯，乙炔的总和，乙炔含量为0）含量达到了347μl/l，远超《GB/T7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定的150μl/l，加之油样颜色变化太快，又取样做了其他项目分析，发现介损超标，分析结果如表1所示。

针对上述总烃与介损指标超标，外观颜色加深，为确保设备安全运行，委托热工院对油的理化性能做了全分析，得出的结论是：该油的介损超标，有少量油泥，体积电阻率较低，该油已经劣化变质，需做处理。

2.2现场油处理

根据油质全分析试验结果，热工院对#2主变油在试验室进行小型模拟处理后，确定了处理方案。经过对变压器油滤油、脱气、再生，并添加了450kg抗氧化剂进行处理，处理结束后，取样进行色谱分析，油中总烃含量为0.41μl/l。该变压器重新投入运行4年来，通过变压器油中特征气体色谱分析，油中特征气体含量较低，一方面说明设备无放电或过热故障，另一方面结合介损值的变化，说明所采取的处理措施得当，变压器油的氧化劣变速度缓慢，抗氧化能力得到了有效提高。

3某厂4#高启变氢气含量超标

3.1分析问题

4#高启变高压侧220kV，低压侧为35kV和6kV3种电压等级。根据《GB/T14542-2005变压器油维护管理导则》规定，监督周期为6个月。在投运12个月的色谱分析试验中检出氢气含量为350μl/l，远超注意值150μl/l，而最近一次的检测结果仅为110μl/l。绝对产气率注意值12ml/d。于是对其他各项理化指标和电气指标都进行了检验，都在合格范围。

此现象说明，该设备出现非严重故障，对此缩短检验周期，进行跟踪监督，并研究分故障所在，争取尽快处理。油中产生氢气有很多种途径：

（1）受潮

当变压器内部进水或受潮时，油中水分和杂质易形成小桥，或者固体绝缘含有水分加上内部的气隙存在，均能引起局部放电产生氢气。另外，水分在电场作用下的电解作用、水与铁的化学反应，也可以产生大量氢气。

（2）金属材料催化

变压器内会有铜、铁或不锈钢等一些金属材料，如果没有经过钝化，则是很好的催化剂，无疑会加快生成氢气的速度。

（3）局部放电

局部放电的特征气体主要是氢气和甲烷。鉴于此，取样分析变压器油中微水含量，只有10μg/g，远低于标准值25μg/g，可以确定变压器油没有受潮。又由于水分在变压器油与绝缘纸中是保持平衡状态，油中饱和水分溶解量与油温有密切关系，随温度升高绝缘纸中的水分进入油中，饱和水分溶解量增大。

3.2现场处理

技术人员根据油色谱分析数据，结合变压器结构特点，查阅了该变压器高压引线盒图纸，判定为引线盒内绝缘材料受潮。将引线盒内所有支架和绝缘材料拆下返厂干燥处理，重新回装，经真空注油脱气处理后，取样分析，氢气含量11.39μl/l。运行两个月后检测，氢气含量23.86μl/l。

4结束语

利用气相色谱分析法，可以提前发现绝缘油或本体设备存在的潜在故障。根据分析数据的变化趋势，结合设备结构特点和其他项目分析结果，综合判断，能快速准确查找到故障根源，并及时消除，保证了设备安全稳定运行。气相色谱分析变压器油的油质监督工作中起着举足轻重的作用。

参考文献

[1]孟玉婵等.电力用油、气分析检验培训教材[M].国家电力公司热工研究院，1996.

[2]温念珠.电力用油实用技术[M].中国水利水电出版社，1998.3GB/T7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].2001.