符莉芹

（国网湖南省电力公司湘西供电分公司 湖南湘西 416000）

变压器油中溶解气体的分析与故障判断

符莉芹

（国网湖南省电力公司湘西供电分公司 湖南湘西 416000）

当变压器系统有故障以及异常现象发生时，变压器油色谱会发生明显变化。本文将变压器油液中溶解的气体当作研究对象，对变压器油中溶解的气体含量以及成分进行分析，并以此来判断变压器的故障所在，并着重阐释了利用气象色谱分析法判断变压器油存在的故障，以便确保变压器能够运行的更为可靠。

变压器油；溶解气体；分析；故障判断

1 引言

分析变压器油中的气体时主要以变压器内部故障对应的关系为基础，按照气体的成分以及含量，对变压器内部存在的异常以及故障的类型，故障可能发展的趋势以及具体的位置和严重的程度进行判断，并尽早对变压器内部潜伏性故障进行诊断。就目前有关试验结果表明，利用气体色谱分析检测油浸式变压器的早期故障最为有效。

2 变压器油中故障气体产生的原因和特征

变压器油中故障气体产生的主要原因是绝缘材料在受热以及电和机械应力作用下发生裂解，主要有热分解和放电分解两种形式，具体如下：

2.1 绝缘物的热分解

一旦变压器内部过热而发生故障，变压器局部的温度会较高，导致靠近热点周围的绝缘物会发热而发生分解，并将气体析出。变压器油的烃分子处于300～400℃周围时会发生断链，从而逐步生成低分子的饱和气态氢以及二氧化碳。随着温度的升高，绝缘油所产生的低分子烃的不饱和度也会越来越高，同时伴有各类烯烃和炔生成，不同种类的烃类和氢气含量也会不断增加；在空气中对变压器内的油浸绝缘纸进行加热分解时，会产生一氧化碳以及二氧化碳等产物，其次会产生氢气以及气态氢等气体，而其它的固体绝缘材料发生热解气体的主要成分有一氧化碳和甲烷，其次为少量的低分子气态烃，跟绝缘纸和变压器油相比，固体绝缘材料更容易产生乙炔。

2.2 绝缘物的放电分解

变压器油分解时产生气体的组成成分很大程度上取决于放电能量的高低。通常情况下，放电能量越低，产生的气体中氢气的含量就越多，其次就是甲烷和乙烯等分子较低的气态烃。放电能量越高，还会伴有乙炔产生，含量也会越来越多。如果在油中有一氧化碳和二氧化碳产生，固体绝缘物不同，这两种气体的含量也有所不同。

3 判断油中溶解的气体成分

变压器内部零部件有故障发生导致有新故障发生时，变压器油产生气体的速度以及产生气体的量会明显的加快。所以分析变压器油中溶解气体能够对变压器内部的故障进行检测。

3.1 变压器油中的气体类别和故障类型

根据变压器运行的经验以及有关资料表明，对变压器油中可燃性气体进行分析比较实用的方法就是气相色谱分析法，利用此方法一般包含脱气以及测量两个过程，矿物油普遍由3000种液态碳氢化合物组成，利用色谱分析法对变压器油中的甲烷、乙烷、乙炔、乙烯以及氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体进行辨别，并从变压器油中将这些气体分离出来，利用色谱分析法对其的含量进行检测，从而判断故障类型以及严重程度。当变压器油发生正常老化时会产生一氧化碳以及二氧化碳两种气体；变压器线圈、引线中存在的局部放电，变压器油会被电弧分解，而产生氢气和甲烷；当变压器的局部温度较高时，会产生甲烷，而温度越来越高，主要气体会变为乙烷和乙烯；当故障点的温度达到1000℃时，变压器油会裂解成乙炔；而当变压器内部固体绝缘材料出现故障后，会产生较多的一氧化碳以及二氧化碳，一旦变压器内部受潮后，变压器油中不但会有水份存在，固体绝缘材料中存在的气体会发生局部放电现象，而产生较多的氢气。

3.2 提取变压器油样的方式

在对变压器油中溶解气体进行色谱气相分析时，需要对油样进行准确的提取，具体的操作方式如下：

（1）在抽取变压器的油样时，要先对变压器的油样活门进行清洁，并在油样活门出反复放油三次，从油样活门处进行取油。

（2）抽取变压器油中的油样时，使用的器皿或者清洁的医用玻璃注射器具有较好的密闭性，也可以将清洁的软管一端套在按照（1）处理过的油样活门上，并将油样活门上的密封螺钉，便于变压器油能够缓慢的流出软管，并将软管内壁的脏物冲洗出来，而后在注射器的入口处套上软管的另一端，当器皿处于变压器油静压力下能够自行进入注射器，完成油样取样后，将油样活门的密封螺钉关闭，再把注射器取下，而后封闭好端口。

（3）放置的变压器油样位置要注意保持避光以及低温，并做好标签，尽快的分析色谱气相，从而能够得到更为准确的数据。

4 变压器油中溶解气体分析注意事项

由于变压器油中溶解气体会受变压器的结构、故障部位以及故障严重程度的影响，所以必须要将所有的特点进行综合评价，应用色谱分析法时需要注意以下几点：

（1）为了避免产生误判，需要对油中的溶解气体进行确认，分析是由变压器内部产生故障还是外部因素造成的，不但要将变压器油中溶解气体成分含量的绝对值考虑在内，还要考虑到溶解气体的浓度注意值，如果化验的结果为注意值时，要做好追踪分析工作，查明溶解性气体故障所在。而变压器、互感器油中溶解气体含量的注意值如表1所示。

表1 变压器、互感器油中溶解气体含量的注意值

（2）对于色谱分析结果有异常的运行变压器，要经常性的做好检测分析工作，比较并分析检测的数据，算出跟踪分析的周期以及频度，对历史数据变化的规律以及趋势进行对比，并判断变压器是否需要立即停运。所以，要进行多次的色谱分析，从而确保色谱分析的正确性。

（3）绝缘油中一旦有乙炔出现，尽管乙炔的值低于规定的5μL/L时也要引起高度的重视，而当无法判断乙炔产气速率高或含量不断上升的原因时，未对变压器的安全运行造成影响时，要立即停止运行变压器。

（4）运行中变压器发轻瓦斯信号、产生重瓦斯出现跳闸，或差动保护信号出现跳闸等故障；电气试验一旦发现异常结果，需立即对油取样进行色谱分析，鉴别故障类型。分析诊断变压器内部是否产生过热或放电性，存在放电性或出现严重高温过热故障时应检修处理。若为一般过热故障，必须结合变压器负荷情况进行运行监视及跟踪分析。

（5）为提高分析的准确性，必须有效结合气相色谱分析法和电气检查性试验结果。磁回路过热性故障的特点为：“变压器绕组的直流电阻测试合格，而空载损耗偏高，铁芯绝缘电阻下降等”。导电回路故障的特点为：“变压器绕组的电压比出现异常，直流电阻不平衡”。绝缘故障的特点为：“介损变化大、绝缘电阻低、绕组泄漏电流大等”。

（6）对变压器存在的故障进行分析时，要对变压器的运行历史试验结果、运行环境条件以及变压器的结构特点有所了解，综合考虑到设备发生故障发生瞬间发出的异常响声、运行时的电压、负荷、所采用的继电保护动作情况。如果变压器有轻瓦斯动作发生时，要对变压器的外观进行及时的观察，并取油样进行色谱分析，以此判定变压器内部状况：气体无色、无味，不可燃，属变压器内部进入空气（可能是由于变压器新安装或检修、加油等工作后进入空气，工作完毕后未完全排出；也可能是运行中冷却，潜油泵等密封不严进入空气）；所取气体有色、有气味，可燃，属内部故障，应取油样送交专业人员化验。同时，对变压器进行电气试验，将色谱分析结果和试验情况结合，按照DL/722－2000导则和电气试验规程综合判断分析故障原因，从而制定检修处理方法。

（7）变压器油中溶解气体的分析试验出现误差的主要原因在于化验设备以及操作工艺存在问题，所以，对变压器的故障性质进行分析判断时，可以应用三比值法进行，并且需要将影响精确度的因素考虑在内。利用色谱法分析得来的数据更为准确，相关工作人员应严格执行预防性试验规程和色谱分析导则的要求，在溶解气体组分含量有增长趋势时，可结合产气速率判断，必要时缩短周期进行跟踪分析。总烃含量低的设备不宜用相对产气速率进行判断，且刚投入的变压器应有投运前的测试数据。

5 结语

总而言之，变压器油中溶解的气体是检验变压器是否正常运行的指示灯，能够有效反映出变压器存在的故障，并且在分析采样油中的溶解性气体时，要对变压器油设备的型号结构、变压器运行的方式以及油液更新的频率进行对比，并将可能存在的故障问题进行对比，避免因为采样分析造成不必要的误判断，最终才能更好的确保变压器运行的更为安全可靠。

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1004-7344（2016）07-0072-02

2016-2-20