1、变压器油色谱分析及故障判断摘要：目前变压器已大量运用于各企业，我公司目前投运的变压器已达上千台，对变压器的检修与维护直接关系到下游产业的产能，文章就变压器色谱分析问题进行了专门的阐述。关键词：色谱分析、气体成分故障判断、产气速率、三比值及注意事项。 前期我厂进行变压器油色谱分析时发现电除尘高频柜出现大量积的H2超标现象，但是其它数据皆在合格范围之内，对此车间分厂管理员进行了详细的技术攻关。经过查阅大量资料及咨询相关专家判断本次H2超标是由于受潮导致。目前变压器油色谱分析已被广泛应用于变压器的内部故障检测，但是针对数据分析还存在一定的盲区，文章对目前主要的数据分析手段进行详细讲解，不足之处希望及
2、时指正。 色谱分析：对于油浸式电力变压器，绝缘油中溶解气体的色谱分析就是发现这种潜伏性故障的有效方法。油色谱分析的原理是任何一种烃类气体的产生速率随温度变化而变化，它是对运行中的变压器油样进行油中溶解气体成分及含量的分析，根据不同的成分及含量可判断变压器存在的潜伏性故障及性质。因为油浸式电力变压器的内部故障大体上有局部过热和局部放电两种类型，这两种故障都会引起故障点周围的绝缘油和固体绝缘材料发生分解而产生的气体，这些气体大部分溶解到油中，因为不同性质的故障产生的气体不同，而同一种性质故障，由于故障的严重程度不同，产生的气体数量也不相同。目前一般对色谱分析的判断依据预防性试验规程中给出了各个气体
3、含量的警戒值，但是忽略了产气速率等手段进行综合判断，经参考电力变压器手册、变压器油中溶解气体分析和判断导则、色谱分析与变压器故障诊断结合目我公司实际运行状况，对目前变压器色谱分析存在问题及故障判断及注意事项进行了详细分析讲解，以供参考。1、气体成分故障判定法变压器油在不同故障产生温度不同，也就会产生不同的气体，根据各种气体的含量不同用以推算故障点的能量释放大小，根据主要气体含量来判断故障。故障类型主要产生气体次要产生气体油过热CH4、C2H4H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘中局部放电H2、CH4、C2H2、COCO2、C2H6油中火花放电H2、C2H
4、2油中电弧H2、C2H2CH6、C2H4、C2H6油和纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH6、C2H4、C2H6进水受潮或油中气泡H2注意事项：根据表格中不同故障类型所产生的主要气体成分不同来判断故障比较简单、明了。该方法具有直观、方便、快速的特点。当油中特征气体含量很高、超过注意值很多时，一般用特征气体含量法就很容易判断出故障的存在。但是，油中溶解气体含量的注意值不是划分设备有无故障的唯一标准，有些设备在无故障情况下气体含量也会超过注意值，反之，有的设备气体含量尚未达到注意值却已出现故障。变压器油中溶解气体分析和判断导则中指出H2超标的原因有很多，若果只是H2超标应注意其它其它含量综合考
5、虑气体的产生原因。我厂出现的H2超标现象经三比值与其它气体含量综合考量，判断为变压器在制造过程中工艺不严导致受潮，在运行过程中水分被分解成H2。2、产气速率因为设备在正常运行中所产生的特征气体，经过长期的积累，其含量也能达到或超过注意值。而产气速率考查的是两次取样试验间隔期间气体含量的增长情况，基本上与以前油中气体含量的大小无关。相比较而言，用产气速率法识别故障具有比特征气体含量法更为灵敏的特点，在反映故障的发展速度和发展趋势方面更优于特征气体含量法。本文对现有的两种中产气速率法的应用逐一进行介绍。相对产气速率r：每运行月某种气体含量增加原有值百分数的平均值。r=（C2C1）/C1tC2为第二
6、次取油样测得气体浓度L/LC1为第一次取油样测得气体浓度L/Lt为两次取样实际运行间隔的时间（折合月）。一般总烃大于10%应引起注意绝对产气速率a：每运行日产生某种气体的平均值（C2C1）V/tC2为第二次取油样测得气体浓度L/LC1为第一次取油样测得气体浓度L/Lt为两次取样实际运行间隔的时间（折合日）V为变压器油的体积（变压器油密度按0.89Kg/m）变压器绝对产气速率主意值mL/天气体C2H2H2COCO2主意值0.210100200 相对产气速率中规定了总烃的相对产气速率注意值，而对其它气体则未给出相对产气速率注意值。由此可见，相对产气速率仅适用于总烃含量异常的故障判断，而单纯总烃含量
7、高一般都是由过热故障引起，故相对产气速率法通常适用于过热故障的判断。绝对产气速率与设备的油量有关，因此，少油量设备如互感器、套管的故障判断一般不适于绝对产气速率。对特征气体起始含量很低的设备，不宜采用相对产气速率的方法。从公式中不难看出，如果分母C 1过小，即使C 2与C 1的差值不大也会使相对产气速率变得很大，而且分母C1的试验误差还会加大对相对产气速率的影响。因此，对特征气体起始含量很低的设备，宜采用绝对产气速率来判断故障。绝对产气速率与以前油中气体含量的大小完全无关。计算式中C2和C1及t的选择，无论是绝对产气速率还是相对产气速率的计算，都要选择合适的C 2、C 1和 t 。当故障不严重
8、、产气速率较低时，若间隔时间 t很短，两次测定结果C2和C1的差值较小，试验误差对产气速率计算结果的影响会增大，容易导致计算出的产气速率失真。所以，有条件的话应尽量取较长的试验间隔 t来计算产气速率。 3、三比值法 根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示；根据下表的编码规则和对应故障类型判断方法作为诊断故障性质的依据。这种方法消除了油的体积效应的影响，使判断充油电气设备故障类型的主要方法，并可以得出对故障状态较可靠的诊断。比值范围编码气体范围C2H2/C2H4CH4/
9、H2C2H4/C2H60.10100.11100131213222 编码组合故障类型判断C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6000正常老化11低温过热（低于150C）20低温过热（低于150300C）21中温温过热（300700C）0、1、22高温过热高于700C10局部放电10、10、1、2低能过热20、1、2低能过热兼过热20、10、1、2电弧放电20、1、2电弧放电兼过热 当故障前油中已有较高含量的特征气体时，应先减去故障前就已存在的组分含量再计算比值，否则容易引起误判。特别是在计算编码组合首位的比值（C2H2/C2H4）时，更应注意这一点。因为编码组合中的首位大致决定了故障
10、的类型，如首位为0对应的故障是过热或局部放电，首位为1对应的故障是电弧放电，首位为2对应着低能放电。变压器正常运行 对一氧化碳和二氧化碳的判断，当故障涉及到固体绝缘时，会引起CO和CO2含量的明显增长。根据现有的统计资料，固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在CO和CO2的含量上，一般没有严格的界限，规律也不明显。这主要是由于从空气中吸收的CO2、固体绝缘老化及油的长期氧化形成CO、CO2的基值过高造成的。开放式变压器溶解空气的饱和量为10，舍贝里可以含有来自空气中的300L/L的CO2。在 密封设备里，空气也可能经泄露而进入设备油中，这样，有油中的CO2浓度 将以空气的比率存在
11、。经验证明，当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般CO2/CO7。当怀疑故 障涉及到固体绝缘材料时（高于200），可能CO2/CO3,必要时， 应从最后一次的测试结果中减去上一次的测试数据，重新计算比值，以确定故障是否涉及到了固体绝缘。 结束语：无论是用产气速率法还是用其它方法进行故障判断，都要根据不同方法的特点正确应用，以免出现误判。油中特征气体的含量或产气速率在很大程度上还与设备类型、负荷情况、故障类型、内部绝缘材料的老化程度等因素有关，应结合这些情况进行综合分析。此外，还要考虑到非故障因素引起某些特征气体增长异常的情况。对于变压器中溶解气体组分含量，只要其中任何一项组分含量超标都应引起注意。但对于变压器内部是否存在故障时，不能只凭一项组分超标就判定，要根据烃类气体的总的产气速率和相对产气速率及烃类气体的三比值来分析判断。这样可以较准确地得到故障信息，如果一次试验结果不能判断，要对其进行追踪实验，必要时要和相关的电气试验数据进行综合分析判断，以保证判断的准确性。邹平县洪旭热电有限公司技改二厂 向亮1288483 史延常1991824
