變壓器油色譜分析與故障診斷

武漢泰特沃斯，提供實驗室以及在線氣相色譜儀—泰特儀器GC2030系列。以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術人員主要介紹。變壓器油的色譜分析技術主要建立在油中所含溶解氣體類別及其與變壓器內部存在故障之間的對應關系所使用的故障診斷方法，通過運用氣相色譜分析儀器，能夠對油中所包含的氣體進行分析和研究，并依照氣體含量和組成成分對變壓器是否存在異常情況加以判斷，從而對其所存在的故障類型、發生部位、發展趨勢以及嚴重程度進行及時診斷。

1 變壓器油色譜分析原理

變壓器油作為自石油內部中所分離出的礦物油，其所包含的絕緣成分主要包括礦物絕緣油以及石油當中所含的固體式有機絕緣物質。其中，礦物絕緣油內主要包含了烷烴、芳香族的不飽和烴以及環烴族的飽和烴。而固體的有機絕緣物質則主要包含了纖維素。在變壓器油的正常使用過程中，其內部所含有的絕緣油及其他絕緣物質會逐漸變質和老化，同時伴有氫氣、乙烷、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳以及二氧化碳等少量氣體排出。一旦變壓器的內部出現故障，則此類氣體的釋放量就會迅猛增長。例如，當故障點處的溫度處于較低范圍時，甲烷在氣體的釋放比例中明顯增長；當溫度提升時，則乙烯和氫氣的比例會急劇增長；當產生嚴重過熱現象時，則會伴有乙炔氣體產生。通常而言，我們將對故障診斷具有實際意義的氣體，如H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO，CO2稱作特征氣體，而將CH4，C2H6，C2H4，C2H2，這4類氣體的含量總和稱作總烴，即C1+C2。

基于這種原理，技術人員通過對變壓器運行過程中變壓器油所含的氣體含量和類型進行測定，則能夠對變壓器故障進行有效診斷。

2 變壓器油色譜分析方法

2.1 變壓器油采樣

在運用上述色譜分析法對變壓器所存在的內部故障進行分析時，必須通過采樣的方式，從變壓器中取出適量的油體，在這一過程中，主要采取試管或注射器對變壓器油進行采樣。與此同時，還需將采集樣品及時盛裝在容器當中以供分析使用。此外，還需確保油樣儲存容器具備良好的清潔性，避免雜質對油樣成分造成污染，從而影響到終的檢測分析效果。

2.2 分離氣體

在完成上述操作后，需要將容器中所儲備的變壓器油置入到脫氣設備內部，實現變壓器油的氣、液分離作業，然后才能夠有針對性地對氣體性質實施分析和檢測，從而得出變壓器內部有*問題出現的終結果。

2.3 鑒定器檢測

在對變壓器油內部所含的氣體實施檢測的環節中，可采取專業的氣相色譜儀對經過分離采集到的氣體進行檢測，得出氣體中的化學成分以及構成類型等具體數據。同時，還需將得出的數據進行電子信息式的數據轉化，并做好數據存檔工作，在這一過程中，可借助現代化電子計算機及數據庫實施對鑒定數據信息的存儲，以便后續進行的故障分析和研究。

2.4 判斷故障類型

根據經由鑒定器鑒定所得出的變壓器油包含氣體的類別和性質等數據信息，對變壓器內部實際潛存的故障進行判斷，同時，還需根據不同的故障類型采取有針對性的修復措施對故障問題進行及時修復，以此保障變壓器的安全穩定運行。

3 色譜分析在故障診斷中的應用

3.1 產氣特征

一旦變壓器內部發生故障問題，則變壓器在運行過程中所釋放的氣體性質就會發生相應的改變，因此，技術人員能夠依據氣體性質及屬性對變壓器存在的故障進行有效的辨別。例如，在出現放電故障時，變壓器油中會含有氫氣，占比高于總量的90%；在高溫故障時會釋放甲烷及乙烯，在總烴含量占比中高于80%；在出現局部放電情況時，主要釋放氣體為氫氣，次之為甲烷，通常而言，氫氣在氫與總烴的占比中高達90%，而甲烷和總烴之比則高于90%。因此，針對變壓器運行時所釋放的不同氣體特征能夠對故障類型進行具體判斷。

3.2 產氣速率

考慮到變壓器油內部包含可燃性氣體，這就使得其在熱環境及電廠環境中會發生自動分解，與此同時，氣體的產生速率也會隨之加快。因此，在對變壓器內部的故障問題是否存在進行具體判斷的過程中，需要依照變壓器油內部的氣體含量和氣體增長速度兩方面要素進行判斷。若變壓器內部確實存在故障，則在進行故障判斷時，還需對變壓器油中所包含的氣體產生速率進行考量，并以此作為判斷依據，對變壓器故障進行更加科學合理地診斷。

3.3 根據產氣速率進行故障判斷的方法

（1）在對變壓器有*存在進行判斷的過程中，可依照變壓器油中所包含的總烴含量與產氣速率，并結合色譜分析方法對其故障類型加以判斷。同時，依據色譜分析終所得出的變壓器后內部總烴值和產氣速率是否高于注意值進行故障診斷，以此判斷變壓器的實際運行狀態。其中，注意值指的是變壓器正常運行狀態下，變壓器油內部所含的各種氣體類型及所占比例、產氣速率等數據值。

（2）當總烴值高于注意值，卻低于此數值的3倍，且總烴氣體的釋放速率低于注意值時，則變壓器內部存在故障?？紤]到此類故障蔓延趨勢較為緩慢，因此可采取繼續運行持續觀察的方法進行下一步檢修作業。

（3）若總烴高于注意值，卻低于注意值的3倍，且總烴氣體的釋放速率維持在注意值1～2倍的區間范圍內時，則變壓器內部存有故障，此時需縮短試運行周期，并對故障的發展趨勢加以密切關注。

（4）若總烴值高于注意值的3倍，且總烴氣體的釋放速率也同樣高于注意值的3倍時，則變壓器存在嚴重的內部問題，并且發展迅速，此時則需要即刻采取相應的修復措施。

綜上所述，本文主要以變壓器油色譜分析原理為切入點，對變壓器油色譜分析方法進行了研究，在此基礎上探究了色譜分析在故障診斷中的應用，從而及時發現變壓器運行的潛伏問題，以此保障電力系統的安全穩定運行。