高新剛 馮統(tǒng)慶 宋東

摘 要：絕緣油的色譜分析是判斷變壓器內(nèi)部故障隱患的重要檢測(cè)項(xiàng)目，本文簡(jiǎn)要的介紹了絕緣油色譜的取樣、試驗(yàn)過(guò)程及分析方法。

關(guān)鍵詞：組分含量;產(chǎn)期速率;三比值

變壓器是電網(wǎng)的核心設(shè)備，他的安全運(yùn)行是電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的基礎(chǔ)，在面對(duì)人們對(duì)用電的安全性和穩(wěn)定性越來(lái)越高的要求，變壓器的安全運(yùn)行也越來(lái)越重要，變壓器的運(yùn)行狀態(tài)如何使我們必須了解的，了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)除了對(duì)變壓器的外觀巡視及試驗(yàn)外還應(yīng)了解變壓器的內(nèi)部狀態(tài)，對(duì)于變壓器敀內(nèi)部如何檢測(cè)，絕緣油的色譜分析是一種非常有效的手段。

變壓器絕緣油的色譜分析并不是檢測(cè)絕緣油本身的質(zhì)量而是根據(jù)絕緣油中氣體組分含量來(lái)判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障隱患的一項(xiàng)試驗(yàn)。

變壓器絕緣油的色譜油樣分析類似于我們的抽血化驗(yàn)

一、抽血：取（油）樣

由于變壓器絕緣油所檢測(cè)的組分含量十分微小，所以每一個(gè)操作步驟都要認(rèn)真仔細(xì)。現(xiàn)場(chǎng)變壓器絕緣油取樣要隨用隨取，不可取后長(zhǎng)時(shí)間放置，以防止油樣組分含量失真。取樣應(yīng)在良好的天氣進(jìn)行。取油樣時(shí)油流應(yīng)平緩，將取樣容器瓶口對(duì)準(zhǔn)取樣閥門，調(diào)節(jié)二級(jí)閥門，緩慢向容器放入絕緣油，取油時(shí)應(yīng)讓去油容器稍微傾斜，讓油隨容器壁不至于產(chǎn)生氣泡。取到足夠的油樣時(shí)，關(guān)閉取樣閥用小膠頭封閉注射器。在取樣時(shí)應(yīng)規(guī)范操作以避免其他雜質(zhì)進(jìn)入油樣，如取樣瓶受到污染，油樣肯定會(huì)失真，其后的數(shù)據(jù)、分析、都會(huì)失真，以致我們可能做出錯(cuò)誤判斷。

二、試驗(yàn)

色譜試驗(yàn)操作步驟多容易產(chǎn)生誤差

先說(shuō)一下色譜試驗(yàn)的操作步驟及容易產(chǎn)生的誤差。先通載氣（氮?dú)猓┰偻錃猓ㄗ⒁鈿錃饧兌龋?/p>

通電開機(jī);先設(shè)置柱溫、檢測(cè)器、輔助箱等溫度保護(hù)。再設(shè)置柱溫、檢測(cè)器、輔助箱等溫度流程，

檢查儀器的開始狀態(tài)：先檢查色譜儀的氮?dú)?，氫氣，空氣氣路氣壓是否正常，再看色譜儀的面板指示燈是否正常，色譜儀的色譜柱，檢測(cè)器，輔助箱，轉(zhuǎn)化爐的溫度保護(hù)設(shè)置范圍是否適當(dāng)。運(yùn)行溫度了人轉(zhuǎn)換時(shí)間是否設(shè)置正確。運(yùn)行基線是否以運(yùn)行穩(wěn)定。測(cè)試軟件是否正常，

建立色譜庫(kù)：準(zhǔn)備好標(biāo)氣，打開軟件選的標(biāo)氣譜圖，把標(biāo)氣打入色譜儀，完成標(biāo)樣色譜圖，點(diǎn)擊‘樣品’選好建立標(biāo)樣庫(kù)。

注油測(cè)試：油樣脫氣后，讀取脫氣量（脫氣量影響試驗(yàn)結(jié)果，一定要讀取準(zhǔn)確）。點(diǎn)擊確認(rèn)，注入油樣氣，通過(guò)色譜圖確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（為減小操作誤差，標(biāo)氣和油氣應(yīng)在同一環(huán)境油同一人完成）

譜圖分析通過(guò)油氣組分測(cè)試對(duì)比標(biāo)氣組分標(biāo)準(zhǔn)值而變壓器絕緣油的組分含量值，然后透過(guò)分析絕緣油的組分含量值來(lái)判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障隱患。

三、分析判斷：

我們先說(shuō)一下絕緣油色譜檢測(cè)的組分H2/CO/CO2/CH4/C2H6/C2H4/C2H2

油中氣體氣體含量常用ppm來(lái)表示，也用10-6表示如：H2的含量的注意值可以用150ppm表示，也可用150×10-6來(lái)表示。規(guī)程規(guī)定運(yùn)行中有油中溶解氣體含量超過(guò)下列任何一項(xiàng)值時(shí)應(yīng)加以關(guān)注。

總烴含量 ? 150ppm

氫氣 ? ? ? 150ppm

乙炔 ? ? ? ? 5ppm

當(dāng)變壓器有異常時(shí)，應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，進(jìn)行追蹤分析。

組分含量注意值

絕緣油的色譜分析我們首先要看組分含量注意值是否超標(biāo)

當(dāng)檢測(cè)的主要?dú)錃狻⒖偀N、乙炔等氣體含量相互伴隨升高，則極有可能變壓器出現(xiàn)故障隱患。應(yīng)停電做電氣試驗(yàn)檢修以判斷變壓器的狀態(tài)是否能夠安全運(yùn)行。

如變壓器油中單項(xiàng)組分超標(biāo)，是指其單項(xiàng)超過(guò)規(guī)定的注意值。但是其他的組分含量較低，而且增長(zhǎng)速度不明顯。

變壓器和套管中油的含量單項(xiàng)超標(biāo)，絕大數(shù)原因是設(shè)備進(jìn)水受潮所致。如果伴隨著含量的超標(biāo)，即是固體絕緣受潮后加速老化的結(jié)果。當(dāng)色譜分析出現(xiàn)含量是單項(xiàng)超標(biāo)時(shí)，應(yīng)建議進(jìn)行電氣試驗(yàn)和微水分析

我們要了解組分氣體與溫度的關(guān)系，當(dāng)每一個(gè)氣體組分含量變化，都是變壓器內(nèi)部溫度的反應(yīng)。在變壓器中主要的絕緣材料是絕緣油和絕緣紙、絕緣板等，在運(yùn)行中逐漸老化。絕緣油分解產(chǎn)生的主要?dú)怏w是氫和烴類氣體，絕緣紙等固體材料分解的主要?dú)怏w是CO和CO2.可將CO和CO2看做油紙絕緣系列中固體材料分解的特征氣體。當(dāng)變壓器發(fā)生低溫過(guò)熱性故障時(shí)，溫度并不高，一般絕緣油的分解并不劇烈，因此烴類氣體的含量不高，但CO和CO2含量增長(zhǎng)較大，所以可以用CO和CO2的產(chǎn)期速率和絕對(duì)值來(lái)分析變壓器固體絕緣的老化狀態(tài)，可發(fā)現(xiàn)一些變壓器內(nèi)部固體絕緣老化、低溫過(guò)熱故障。

如果通過(guò)測(cè)試證實(shí)了變壓器進(jìn)水，那么就要設(shè)法在現(xiàn)場(chǎng)除去或降低變壓器油中含水量。由于固體絕緣材料含水量要比油中含水量大100多倍，他們之間的水分會(huì)相對(duì)平衡，因此，一般現(xiàn)場(chǎng)降低油中含水量所采用的真空濾油法不能長(zhǎng)久的降低油中含水量，他對(duì)變壓器中的整體水分影響較小，但是目前沒(méi)有一種有效的去水法，為了確保設(shè)備安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命，定時(shí)進(jìn)行濾油是必要的，有條件的單位應(yīng)對(duì)變壓器內(nèi)部的固體絕緣進(jìn)行干燥處理。

例如，某主變壓器2018年7月13日色譜分析發(fā)現(xiàn)含量單項(xiàng)超標(biāo)，超過(guò)注意值2倍以上，判斷為主變壓器內(nèi)部進(jìn)水，經(jīng)微水分析得以證實(shí)，7月30日進(jìn)行濾油含水量降至，但是只運(yùn)行了半個(gè)月，含水量又上升至45mg/L，是固體材料老化所致

C2H2的產(chǎn)生和放電性故障有關(guān)，應(yīng)引起重視，但是其他的組分含量較低，而且增長(zhǎng)速度較緩慢，很可能是變壓器內(nèi)有載調(diào)壓開關(guān)油或是引線套管油滲入本體所造成的，這是因?yàn)镃2H2含量注意值很低，總烴和H2的含量的注意值較高，只要有載調(diào)壓開關(guān)油或者有故障的變壓器套管的油滲入本體，C2H2的含量就會(huì)很快超標(biāo)。

產(chǎn)氣速率

判斷變壓器故障的發(fā)展趨勢(shì)的主要依據(jù)是考察油中故障特征氣體的產(chǎn)生速率。當(dāng)變壓器內(nèi)部的故障處于早期發(fā)展階段時(shí)，氣體的產(chǎn)生比較緩慢，故障進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，產(chǎn)生氣體的速度也隨著增大。具體判斷時(shí)注意一下幾點(diǎn)：

產(chǎn)氣速率計(jì)算方法及其可比性。由上述可知，計(jì)算產(chǎn)氣速率有兩種方法。對(duì)相對(duì)產(chǎn)氣速率，由于它與第一次取樣測(cè)得的油中某種氣體含量成反比，所以若的值很小或?yàn)榱銜r(shí)，則值較大或無(wú)法計(jì)算;另外，由于設(shè)備的油量不等，同樣故障的產(chǎn)氣量也會(huì)出現(xiàn)不同的值，因此不同設(shè)備的產(chǎn)氣速率是不可比的。對(duì)絕對(duì)產(chǎn)氣速率，由于它是以每小時(shí)產(chǎn)生氣體的毫升數(shù)來(lái)表示，能直觀的反映出故障能量與氣體量的關(guān)系，故障能量越大，氣體量越多，故不同的設(shè)備的絕對(duì)產(chǎn)氣率是可比的。

追蹤分析時(shí)間間隔。時(shí)間間隔應(yīng)適中，太短不便于考察，太長(zhǎng)，無(wú)法保證變壓器正常運(yùn)行，一般以間隔1-3個(gè)月為宜，而且必須采用同一方法進(jìn)行氣體分析。

產(chǎn)生速率判斷法只適用于過(guò)熱性故障。由上述可知，變壓器故障有放電性故障和過(guò)熱性故障兩種。對(duì)放電性為主的變壓器故障，一旦確診，應(yīng)立即停運(yùn)檢修，不能要求進(jìn)行產(chǎn)氣速率的考察。考察產(chǎn)氣速率只能適用于過(guò)熱性為主的變壓器故障。

負(fù)荷保持穩(wěn)定，考察產(chǎn)氣速率期間，變壓器不得停運(yùn)，并且負(fù)荷應(yīng)保持穩(wěn)定。如果要考察產(chǎn)氣速率與負(fù)荷的相互關(guān)系時(shí)，則可有計(jì)劃的改變負(fù)荷進(jìn)行考察。

三比值是指變壓器內(nèi)溶解氣體中乙炔和乙烯、甲烷和氫氣、乙烷和乙炔的比值。根據(jù)變壓器內(nèi)絕緣油在故障下裂變產(chǎn)生氣體組分含量的相對(duì)濃度與溫度的相互關(guān)系，從5種特征氣體中選取兩種溶解度和擴(kuò)撒系數(shù)相近的氣體組成三對(duì)比值，然以不同的編碼表示。根據(jù)編碼規(guī)則和故障類型判斷類型判斷方法作為診斷故障類型的依據(jù)。這種方法可得出對(duì)故障狀態(tài)較可靠的診斷，這種方法消除了油的體積效應(yīng)影響，是目前故障類型診斷的主要方法。

綜合判斷：色譜分析試驗(yàn)對(duì)了解變壓器內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)是非常重要的，他能有效檢測(cè)變壓器內(nèi)部放電和過(guò)熱性故障隱患。結(jié)合其他的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷，準(zhǔn)確的了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。以保證變壓器的安全運(yùn)行。