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摘要：在对变压器油中溶解的气体进行诊断和监测时可以使用变压器油中气体在线监测装置来完成，它在对变压器的早期故障进行判断时可以作为一种成熟可靠的装置来完成诊断。将变压器油中气体的在线监测装置作为检验的目标，根据传统的检验方法，将可行的现场校验方法提出来，使装置更加安全可靠，做好定量定性诊断投运状态的在线监测装置。
关键词：变压器；油中；溶解气体；在线监测；原理；应用
1变压器油中溶解气体在线监测系统的原理
1.1基于燃料电池技术的在线监测装置原理
燃料电池与一般电池的组成一样，它是利用电化学的一种电池。单体电池的组成包括正负两极（正极为氧化剂电极而负极为燃料电极）和电解质。燃料电池中的正负两极不含有活性物质，只作为催化转换元件而存在。所以燃料电池从真正意义上实现了将化学能转化成电能，是一种能量转换机器。电池在工作的过程中，外部来供给氧化剂和燃料，从而发生反应。理论上来讲如果不断的输入反应物，就会不断的排出产出物，燃料电池就可以实现持续发电[1]。
1.2基于气相色谱技术的在线监测装置原理
色谱分析的理论依据是分配混合物中不同组分的之间的两相，其中不动的一相是固定相；另外一相是帮助混合物在固定相之间流过的流体，称为流动相。流动相中包含的混合物流过固定相的时候，会和固定相之间发生相互作用。因为不同组分的结构与性质都不同，相互之间作用力的大小也不同。所以当推动力相同时，各种组分在固定相中所存留的时间也不一样[2]。利用两相分配的原理来分离混合物中的各组分的技术，就叫做色谱法或色谱分离技术。色谱流动相中包含液体或气体，流动相以液体来充当时，就叫做液相色谱；流动相用气体来充当时，就叫做气相色谱。
实行常规油色谱分析法主要用到的是气相色谱仪这种装置。当色谱仪中的柱平均压力和柱温都确定时，两项中的组分平衡状态下，分配系数就是在单位体积固定相组分中的分布量与单位体积流动相组分中的分布量所得的比例，用K来表示，K值越大，组分就会越久的停留在色谱内，反之时间就更短。若将电压和时间作为坐标的曲线对色谱柱中流出的组分和浓度的变化曲线来进行表示，那么样品之中的每个组分在曲线上都有一个峰值，这就是色谱峰。
2变压器油中溶解气体与变压器内部故障的关系
当电力变压器处于正常工作状态时，因为其自身材料结构的挥发性以及工作环境的特殊性，使得在不间断的过程中会有一些微量的气体产生。这些气体有一氧化碳、二氧化塘、氢气、乙炔等多类可燃的气体。电压力变压器的内部由于受到一些不确定因素的影响而产生高能量放电故障、发热故障或是受潮的情况下，变压器油中溶解气体的浓度就会发生改变。运行的半年时间里，烃类气体没有出现突出的增长，但是碳的氧化物和氢气出现了较快的增长。在正常运行一年后变压器油中的烃类气体仍然没有很大的增量，但是二氧化碳增长速度明显。少油设备指的是套管和互感器，它的特征是油量少体积小，有更集中的场强，容易导致出现爆炸等事故。在分析油中气体的过程中，不能对国家标准值进行简单套用，不然就会被误判。在投运之前，要对套管进行油色谱分析，将原始值确定下来。同时在运行的过程中，要对产气速度进行观察，从而得出正确的诊断结果。在对变压器的故障类型进行判断时，检测变压器油中溶解气体的各类气体浓度不失为一种好的方法。经过对我国上百台的变压器故障类型百分比进行统计分析，可以得出变压器的故障类型主要包括电能过高、电能过低、发热过热以及机械等故障，机械故障最终的表现形式也是转换为电能或者发热过热的故障形式来表现。
3变压器油中溶解气体分析方法
3.1TD图法
所谓的TD图法（T代表过热，D代表放电）其实就是通过三比值法中的两个比值之间的关系来诊断故障的一种方法。三比值法中的三个比值为C2H2/C2H4、C2H4/C2H6、CH4/H2，TD图法通过CH4/H2、C2H2/C2H4这两个比值的关系将指教坐标系构建出来，原理为变压器在出现局部故障时以及局部放电故障时所造成的气体一般都是C2H6和C2H4。对于图一中不同的比值关系划分出四个不同的区域：电晕放电、局部过热、电弧放电以及火花放电等。因此使用TD图可以对变压器的故障类型和发展趋势做出快速和高效的判断。
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图1TD图
3.2三比值法
这种分析方法因为具有可靠性与有效性的特点，所以被大力推广使用在具体情况中。人为的对溶解在气体中的气体C2H4/C2H6、C2H2/C2H4和CH4/H2的浓度进行划分，也就是四个连续区间，0~0.1、0.1~1、1~3、>3，每一个区间的区间编码都不同，不同的编码代表的是所属的特定故障。我国所使用的油中气体标准以及三比值法编码规则与国际电工委员会所推出的故障诊断办法和编码规则相同，所以检测的准确度非常高。
三比值法的优势在于操作简单而且诊断的结果较为准确，这种方法在对电力故障进行诊断时是依据特征气体比值的关系，所以检测分析的过程不易被变压器油中体积的变化所影响，很少出现误判的现象。
3.3产气速率法
很多的现实案例证明了油色谱分析法只能判断电力设备中潜在发生的故障，并不能精确判断出故障有多严重，之所以存在检测局限性是因为这种方法在诊断故障时使用的是特征气体的绝对值。绝对产气速率指的是电力设备在单位的时间内所产生的某种特征气体在含量上的平均值。
故障检测通常会出现以下两种情况：某种特征气体的浓度在到底故障警戒值之后在之后很久都会保持不变，故障危险性得到了明显的减少；电力设备内部的特征气体含量不多，含量保持在故障标准值以下，然而产气的速度却很快，这个时候极易造成电力设备的故障情况。以上情况表明在诊断故障的过程中需要多加注意的是特征气体的绝对产气速度和相对数据。某个电力设备一个月时间里所增加特征气体量在原特征气体量中所占的比例其平均值代表的就是这个电力设备相对产气速率的值。
通过将相对产气速率和绝对产气速率进行对比得出：绝对产气速率在计算时没有考虑特征气体的逸散损失，因此相对产气速率的值在检测变压器和诊断故障时期作用就非常重要。
结束语
综上所述，变压器油中溶解气体的在线监测系统实现了对变压器状态的实时监测，使变压器的安全稳定运行有了保证。在对变压器油中溶解气体的在线监测系统加以利用后，对于带电检测的取样周期可以适当的放宽，进而使取样成本得到降低，使检修人员的劳动强度得到减少。特别是现在国家电网公司对于在线监测系统和带电检测技术大力的推广使用，油中溶解气体在线监测系统是我国第一批进行大规模的对在线监测装置进行安装，具有深远的意义。
参考文献
[1]张炜，邬蓉蓉，吕泽承，蒙国斌.基于氦等离子体离子化的变压器油中气体检测方法[J].绝缘材料，2017，50(04):72-76.
[2]陈令特.油色谱分析在变压器故障识别中的应用[J].水电站机电技术，2017，40(04):63-65+75.