电力变压器故障的色谱分析与判断

变压器作为电力行业的重要设备之一，对于电能经济传输和灵活调配具有十分重要的作用。利用气相色谱仪分析变压器油中溶解气体组份及含量来判断变压器的潜伏性故障，已作为变压器维护、监督的有效手段而得到应用和推广。
1、变压器内部故障产生气味的机理
　　变压器油是矿物绝缘油，它是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含CH₃、CH₂和CH化学基因，并由C-C键键合在一起。在变压器运行过程中，如存在热点和放电故障条件，其内部的绝缘油和有机绝缘材料会加剧老化和分解，某些C-H键和C-C键断裂，产生低分子烃类和CO、CO₂等气体，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。
　　运行变压器内常发生的气体故障主要有过热性故障和放电故障两大类，故障类型及其能量密度，主要决定于故障的性质，不同故障类型产生的气体见表1。



2、故障的识别与故障类型的判断
1.变压器故障情况
　　武汉供电局曾对局辖珞珈山变电站3号主变、江汉路变电站1号主变和花山变电站1号主变进行周期取样或事故取样，并用美国珀金-埃尔默PE Autosystem XL气相色谱仪对其进行分析，其数据见表2。

　　以珞珈山3号主变为例，2000年10月9日，其中性点(110 kV)地刀上零序保护线圈烧毁，压力释放阀喷油，瓦斯动作，本体瓦斯有气体300 mL左右。
《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(中华人民共和国电力行业标准DL-T722-2000)中规定总烃注意值为150μL/L，氢注意值为150μL/L，相对产气速率大于10%应引起注意，本例中总烃、H₂均大于150μL/L，经计算，2000年10月17日～11月7日的相对产气速率r=14.7%，2000年11月7日～29日的相对产气速率r′=25.4%。
即r′>r>10%，说明存在故障且发展较为迅速。
2.故障类型判断
　　珞珈山3号主变H₂含量高，占总烃的50%以上，C₂H₂占总烃12%，其故障特征气体为C₂H₂和H₂，其次是大量C₂H₄和CH₄。根据三比值法，其三比值编码为102，结合改良电协研法，故障属电弧放电。
3.故障原因分析
　　珞珈山3号主变、江汉路1号主变和花山1号主变的色谱分析结果、故障原因以及吊心检查结果见表3。

3、结 论
(1) 变压器运行时出现内部故障原因往往不是单一的，一般存在热点的同时还有局部放电，而且故障是在不断发展和转化的。
(2) 在判断设备有无故障及其严重程度时，要根据设备运行的历史记录和设备特点以及外部环境等因素进行综合判断。
(3) 故障产气与正常产气在技术上不可分离。
(4) 经验证明，当怀疑设备固体材料老化时，一般CO₂/CO大于7；当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时，CO₂/CO可能小于3；当怀疑纸或纸版过度老化时，应适当测试油中糠醛含量，或测试纸样聚合度。
(5) 在线检测可随时检测油中溶解气体含量，对保证主网安全运行有重大意义，但在线监测仪出现报警时，必须由实验室色谱仪分析其组份和含量，再作进一步判断。
(6) 有载调压操作产生气体与低能量放电相符，当主油箱C2H₂/H₂大于2～3时，可能是有载调压污染主油箱，可利用比较主油箱、有载调压油箱和储油罐油中溶解气体分析来确定，或通过油柱静压试验法和气体试漏法来检漏。
(7) 对变压器故障部位的准确判断，有赖于对其内部结构和运行状态的全面掌握，并结合历年色谱数据和其它试验(直阻、绝缘、变比、泄漏、空载等)进行比较，色谱分析与判断的技术应借鉴新方法并结合使用。