变压器油色谱异常分析及处理

变压器油色谱异常分析及处理

程晓君

国网山西省电力公司检修分公司，山西太原 030000

摘要：电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电能分配和传输，并提供电力服务。本文探讨了变压器油色谱分析数据超标后的检查、试验、分析判断及处理方法。         关键词：变压器；色谱；分析；处理 1 引言

由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。

2 油色谱在线技术发展现状         单组份在线监测设备。单组份监测设备在监测中不能及时反映故障类型，尤其当监测的气体为氢气时，单组份在线监测设备就无法判断设备是否有故障存在，及故障的类型。这是因为虽然氢气大部分是由电气缺陷和油品高温裂解产生所产生，变压器在运行过程中，金属材质就会吸附一定量的氢，然后在设备工作过程中扩散出来，而单组份在线监测设备就会误报警，这种情况时常发生，让其在线监测的准确性降低。         多组份的在线监测设备。多组份的在线监测设备可以进行多重分析，二氧化碳是该检测设备老化的重要指标，对其进行检测非常有必要。在设备运行过程中，绝缘油受到温度、电场、氧气、水分以及金属材质的作用，发生氧化分解反应，此时则会产生二氧化碳、氢气等气体。据统计，在国内过热性故障出现次数最多，而过热故障发生的同时，会产生较多的一氧化碳和二氧化碳气体，并且随着温度的升高，其浓度不断增加，所以该种气体成为变压器故障判断的主要依据，再结合氢气的变化，可以准确的分析出设备是否存在故障，能够预防生产事故，及时维修设备。

3 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         分析变压器油的色谱来判断变压器的故障种类还能够帮助电力操作人员及时地发现变压器中存在的威胁，尽早发现潜在的问题，有利于电力人员对变压机器的工作维护。变压器的安全稳定关系到整个电力系统的工作安全，因此，及早发现变压器中存在的问题，能够有效避免更大的经济损失。

4 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。

5 通过油色谱对变压器运行情况进行检测的方法与故障判断特征         5.1基于油色谱进行故障判定的主要特征         基于油色谱进行变压器运行状况的检测特征主要包含三个方面，即气体的浓度、相对产气效率与绝对产气效率。 （1）气体浓度特征 一般情况下，变压器由于受到热力与电力的共同作用，会在运行过程中产生氢气、碳化合物以及烃类气体等成分。当变压器出现故障问题时，产生的气体速度会明显加快，特征气体的实际浓度检测能够对变压器是否正常运行进行简单的判定。

（2）绝对、相对产气速率 变压器出现潜伏性问题时，气体浓度变化情况并不明显，但产气速率会发生一定的变化，可以以此为基础对机械运行情况进行判断。产气速率特征分为绝对性的与相对性的。结合实践经验，当总烃气体的相对速率超出10%时，就应该对变压设备进行检测，但如果总烃气体的起始值相对较低时，需要结合设备实际故障特征进行判定。当变压设备被判定为故障时，维修小组可以依照不同表现特征对故障类型进行判断。常见的故障判定类型有两种：特征气体以及比值法。比值法分为有编码、无编码两类。         5.2气相色谱故障检测原理         气相色谱故障分析是通过物理分离方法对混合物质进行分离，通过成分分析故障的一种方法。两相间的物质分配均衡时，通过分配系数变化，测试物质不同相之间的浓度比值，对故障问题进行分析。具体来讲，当试样物质被携带流过已经填充完成后的相色谱柱过程中，试样与固定相发生解析、吸附等作用，使分子发生分离。实际判定步骤如下：首先，判定设备是否发生故障；其次，结合故障特征推定故障类型；第三，诊断设备故障实际情况；最后，针对故障问题提出解决方法。         5.3气相色谱法的技术应用         变压器的故障现象通常表现为局部过热、放电等情况，导致绝缘油、保护层等分解产生特殊气体。变压器故障程度的不同，产生特殊气体的浓度、速率以及比例也有所差异。通常情况下，设备维护管理小组需要定期进行气相色谱检测，来确定变压设备的阶段性运行情况。首先，油气检测人员需要在变压器抽取气体样本，然后注入色谱仪，通过仪器对物质样本进行检测，输出结果。实验人员将检测结果与参考值进行对比。色谱仪对样本的检测通常通过曲线表现出来，形成色谱峰，观察峰高与面积，可以对样品中的气体浓度、比值进行测定。         5.4气相监测法         传统色谱检测法需要对变压油中的气体进行检测分析，应用的技术手段较为复杂，对检测人员的专业水平要求较高，突发性故障的检测与潜伏性故障测评等工作存在漏洞。针对该种情况，一些国家深入研究检测技术，通过直接在气体中安置分析装备，来对气体变化情况进行动态监测，取得了一定的成效。

6 结束语 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。

参考文献         [1]郭惠敏，袁斌，李强，李令，刘鸿洋.一起变压器油色谱异常故障的判断及处理[J].变压器，2011，10：72-74.         [2]陈建.变压器油色谱异常分析及处理[J].商，2013，13：384.