摘要：氣相色譜是一種成熟的分析技術(shù)，已廣泛應用于醫藥、化工、軍事和電力行業(yè)。在電力行業(yè)的實(shí)際應用過(guò)程中，為了更準確地診斷干式變壓器的內部故障，色譜分析應根據設備的歷史運行狀況和特征氣體的含量采用不同的分析模型，以確定設備的運行是否正?；蚴欠翊嬖跐撛诠收虾凸收项?lèi)別。

1.氣相色譜的原理

色譜，又叫色譜法，是一種物理分離技術(shù)。它的分離原理是將混合物中的成分分布在兩個(gè)相之間，其中一個(gè)相是固定相，稱(chēng)為固定相，另一個(gè)相是驅動(dòng)混合物流過(guò)這個(gè)固定相的流體，稱(chēng)為流動(dòng)相。氣相色譜的分離原理是不同的物質(zhì)在兩相之間有不同的分配系數。當兩相相對運動(dòng)時(shí)，樣品的成分在兩相中重復分布，使得分布系數只有微小差異的原始成分產(chǎn)生很大的分離效果，從而分離出成分。然后進(jìn)入檢測器識別每個(gè)成分。這種利用兩相分布原理分離混合物中各組分的技術(shù)，稱(chēng)為色譜分離技術(shù)或色譜法。

絕緣油是由H2、一氧化碳、二氧化碳和碳氫化合物組成的混合物。當干式變壓器內部發(fā)生故障時(shí)，分解的氣體溶解在干式變壓器油中，當故障嚴重時(shí)，也可能聚集成游離氣體。不同的斷層會(huì )產(chǎn)生不同的特征氣體，這些斷層氣體的組成和含量與斷層的類(lèi)型和嚴重程度密切相關(guān)。通過(guò)分析油中溶解的氣體，可以盡早發(fā)現設備中的潛在故障，并隨時(shí)監控故障的發(fā)展。

2.干式變壓器的故障診斷

電力干式變壓器的內部故障主要包括過(guò)熱、放電和絕緣受潮。

過(guò)熱故障是由于設備絕緣性能的惡化和油等絕緣材料的開(kāi)裂和分解造成的。分為裸機過(guò)熱和固體絕緣過(guò)熱。裸機過(guò)熱和固體絕緣過(guò)熱的區別是基于CO和CO2的含量，前者較低，后者較高。

放電故障是設備內部的電氣效應(即放電)，導致設備絕緣性能惡化。根據電效應，可分為高能放電(電弧放電)、低能放電(火花放電)和局部放電三種。它的特征氣體是乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯。

干式變壓器絕緣受潮時(shí)，其特征氣體H2含量較高，而其他氣體成分沒(méi)有明顯增加。

3.色譜分析和診斷的基本程序

先看特征氣體的含量。應該根據特征氣體含量大致判斷。主要對應關(guān)系是：如果存在乙炔，應懷疑是電弧或火花放電；(2)氫氣量很大，應懷疑有水受潮的可能；總烴中烷烴和烯烴過(guò)多，炔烴很少或沒(méi)有是過(guò)熱的特征。

計算生成率，評估故障發(fā)展速度。

通過(guò)對氣體成分含量的分析，進(jìn)行三比值計算，確定故障類(lèi)別。

檢查設備的運行歷史，并通過(guò)其他測試進(jìn)行綜合判斷。

4.油中主要氣體含量達到注意值時(shí)的故障分析方法

在判斷設備是否有故障時(shí)，先先將氣體分析結果中的幾個(gè)主要指標(H2、CH、C2H2)與色譜分析指南中規定的注意值進(jìn)行比較。正常干式變壓器油中氣體和烴類(lèi)氣體含量注意值：氣體成分H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2總烴：含量(升/升)150 60 40 70 5 150 #p#分頁(yè)標題#e#

任何一項內容超過(guò)關(guān)注值都要關(guān)注。但這些注意值并不是判斷設備是否有故障的唯一標準，不能取標準的死定。如果設備的氣體含量高于注意值，就不能斷言有故障，因為可能不是本體故障造成的，而是外界干擾造成的，所以要和歷史數據對比。如果沒(méi)有歷史數據，需要確定一個(gè)合適的檢測周期進(jìn)行跟蹤分析。再比如，當氣體含量快速增加時(shí)，雖然低于注意值，但要跟蹤分析。也就是說(shuō)，不要認為氣體含量一超過(guò)注意值就判斷為故障，甚至采取內部檢查、修理或限載等措施都是不經(jīng)濟的。但當分析結果的絕對值超過(guò)規定的關(guān)注值(注意非故障原因引起的故障氣體的影響，避免誤判)，產(chǎn)氣率超過(guò)10%的關(guān)注值，則判定為故障。

注意該值不是干式變壓器停機的限值，可以根據具體情況判斷。如果不是電路(包括絕緣)問(wèn)題，可以通過(guò)慢關(guān)機來(lái)檢查。

如果油中含有氫氣和烴類(lèi)氣體，但沒(méi)有超過(guò)注意值，氣體成分含量一直比較穩定，沒(méi)有發(fā)展趨勢，則認為干式變壓器運行正常。

注意油中co和CO2的含量和比例。干式變壓器固體絕緣老化會(huì )產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳。同時(shí)，油中一氧化碳和二氧化碳的含量不僅與干式變壓器的運行壽命有關(guān)，還與設備結構、運行負荷和溫度等有關(guān)。指南不能規定統一的注意值。僅粗略考慮一下，敞開(kāi)式干式變壓器中，CO含量小于300 l/L，CO2/CO比值約為7，屬于正常范圍。但密封干式變壓器中的CO2/CO比一般低于7，也是正常值。

5.故障示例

大唐獅泉水電廠(chǎng)#2變壓器110千伏，容量63000千伏安。干式變壓器于2007年5月投入運行，是一種新型干式變壓器。投產(chǎn)前各項指標符合家標準要求，投產(chǎn)后3天、10天和30天按要求取樣分析。運行10天后發(fā)現總烴、CO、CO2迅速增加，然后運行54天后直接接近關(guān)注值。主要特征氣體是甲烷、乙烯和乙烷，其次是氫氣和少量乙炔。由三比值法判斷，700以上過(guò)熱故障可能是由于線(xiàn)夾松動(dòng)或接頭焊接不良，或絕緣材料受熱受潮不合格所致。由于水電是夏季發(fā)電的高峰期，負荷也極大地保證了設備的安全經(jīng)濟運行，并采取了降低負荷、每天采樣、持續跟蹤監測等措施。另外，高壓試驗沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題。監測數據如下：

1來(lái)源：全球市場(chǎng)信息先驅報