（國網(wǎng)新疆電力有限公司阿勒泰供電公司，新疆 阿勒泰 836599）

變壓器油的色譜分析技術(shù)主要建立在油中所含溶解氣體類別及其與變壓器內(nèi)部存在故障之間的對應(yīng)聯(lián)系所使用的故障診斷方法，通過運(yùn)用氣相色譜分析儀器，能夠?qū)τ椭兴臍怏w進(jìn)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(fā)生部位、發(fā)展趨勢以及嚴(yán)重程度進(jìn)行及時(shí)診斷。

一、色譜法

色譜法(Chromatography)又叫層析法、色層法，它是一種分離技術(shù)。利用試樣中各組份在色譜柱中的兩相間的分配系數(shù)不同，色譜柱的兩相：流動相、固定相；色譜柱中一相是不動的，叫作固定相，主要由各種色譜擔(dān)體、固定液或各類吸附劑等顆粒狀物質(zhì)組成;另一相則是推動混合物流過此固定相的流體，叫作流動相。當(dāng)氣態(tài)的試樣被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行時(shí)，這種利用在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術(shù)，稱為色譜分離技術(shù)或色譜法。

二、油色譜在線監(jiān)測裝置原理和結(jié)構(gòu)

（一）油色譜在線監(jiān)測裝置的原理

油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是油氣分離和氣體含量檢測。油色譜在線監(jiān)測通過脫氣法將絕緣油中溶解的特征氣體分離出來，經(jīng)過色譜柱后，分離出各個(gè)單組分氣體，再進(jìn)入到氣敏檢測單元。檢測單元的作用是將被色譜柱分離的組分按其物理、化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)化為易測量的電信號，目前最常用的是氫火焰離子化檢測器和熱導(dǎo)池檢測器兩種。傳感器輸出代表各組分氣體濃度的電信號，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后輸入終端計(jì)算機(jī)，終端計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)傳送至主控計(jì)算機(jī)，并顯示在上位機(jī)軟件上。

（二）油色譜在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)

一是油氣分離模塊。油氣分離模塊是將油中溶解的氣體通過化學(xué)物理方法從油溶劑中分離出來，而不完全分離將直接導(dǎo)致后續(xù)組分分離和檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。目前，油氣分離方法主要是：頂空法、真空法、薄膜滲透法等。二是數(shù)據(jù)處理及狀態(tài)診斷模塊。數(shù)據(jù)處理及狀態(tài)診斷模塊是由后臺數(shù)據(jù)采集處理、后臺數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)診斷所組成。利用各組分濃度、各組分產(chǎn)氣速率和各組分物質(zhì)的量比值，結(jié)合三比值法及特征氣體法等方法對被監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)診斷。

三、變壓器油色譜分析在故障診斷中的應(yīng)用

（一）產(chǎn)氣特征

一旦變壓器內(nèi)部發(fā)生故障問題，則變壓器在運(yùn)行過程中所釋放的氣體性質(zhì)就會發(fā)生相應(yīng)的改變，因此技術(shù)人員能夠依據(jù)氣體性質(zhì)及屬性對變壓器存在的故障進(jìn)行有效的辨別。例如，在出現(xiàn)放電故障時(shí)，變壓器油中會含有氫氣，占比高于總量的90%；在高溫故障時(shí)會釋放甲烷及乙烯，在總烴含量占比中高于80%。因此針對變壓器運(yùn)行時(shí)所釋放的不同氣體特征能夠?qū)收项愋瓦M(jìn)行具體判斷。

（二）根據(jù)產(chǎn)氣速率進(jìn)行故障判斷的方法

第一，在對變壓器有無故障存在進(jìn)行判斷的過程中，依據(jù)色譜分析最終所得出的變壓器后內(nèi)部總烴絕對值和產(chǎn)氣速率是否高于注意值進(jìn)行故障診斷，以此判斷變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。其中，注意值指的是變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下，變壓器油內(nèi)部所含的各種氣體類型及所占比例、產(chǎn)氣速率等數(shù)據(jù)值。

第二，當(dāng)總烴絕對值高于注意值，卻低于此數(shù)值的3 倍，且總烴氣體的釋放速率低于注意值時(shí)，則變壓器內(nèi)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(xù)運(yùn)行持續(xù)觀察的方法進(jìn)行下一步檢修作業(yè)。

第三，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(qū)間范圍內(nèi)時(shí)，則變壓器內(nèi)部存有故障，此時(shí)需縮短試運(yùn)行周期，并對故障的發(fā)展趨勢加以密切關(guān)注。

第四，若總烴絕對值高于注意值的3 倍，且總烴氣體的釋放速率也同樣高于注意值的3 倍時(shí)，則變壓器存在嚴(yán)重的內(nèi)部問題，并且發(fā)展迅速，此時(shí)需要即刻采取相應(yīng)的修復(fù)措施。

（三）三比值法分析判斷方法

所謂IEC 三比值法實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改進(jìn)方法。通過計(jì)算C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6 的值，將選用的5 種特征氣體構(gòu)成三對比值，對應(yīng)不同的編碼，分別對應(yīng)經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出的不同故障類型。應(yīng)用三比值法應(yīng)當(dāng)注意的問題：

首先，對于油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義；

其次，只有油中氣體各成分含量足夠高(通常超過注意值)，氣體成分濃度不小于分析方法靈敏度極限值的10 倍，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能用三比值法分析其故障性質(zhì)。如果不論變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就可能造成誤判。

結(jié)束語：

總之，變壓器油色譜在線檢測能夠?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行有效的故障診斷，由于操作簡便，檢測結(jié)果直觀，應(yīng)在電力系統(tǒng)故障檢測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。