摘要：色谱分析是诊断变压器故障的一种有效方法。对主变压器的故障，应当根据具体问题，进行具体分析，油色谱分析法，是将主变压器内的绝缘油放在实验室进行气体色谱分析，精确度高，抗干扰性强，能够对绝缘油内的气体含量、组分、产气速率等进行准确评判，根据故障判断制定针对性的检修侧率，及时排除主变压器故障，保证设备安全、稳定运行，提高供电可靠率。
关键词：变压器；异常状态；故障
变压器时电力系统的重要枢纽结构，是电网安全运行的保障。鉴于此，必须选择质量好、工作效率高、安全性能佳的变压器。除此之外，还要密切关注变压器的运行状况，针对经常发生故障的设备，给予及时的检修和维护。当前，在变压器故障处理中，色谱分析法使用的比较多。本文针对变压器绝缘油色谱异常的原因，然后结合相关的经验，介绍了色谱分析法在故障处理中的具体应用。
1一般情况下变压器绝缘油中产生氢气有以下几种原因：
1）水分的电解及与铁的化学反应
变压器由于制造时干燥不好、运行中受潮或因油在光、热、电的作用下氧化析水，其内部就会有水分和含湿杂质，水分在电场的作用下电解就会产生氢气；另外，水与铁的化学反应也会产生大量的氢气。其化学反应方程式分别为：
2H2O→2H2↑+O2↑ 3H2O+2Fe→3H2↑+Fe2O3
2）烷烃的裂化反应
变压器中的绝缘油是由烷烃、环烷烃和芳香烃等许多不同分子量的碳氢化合物组成，由于电和热故障的作用，使某些碳氢键、碳碳键断裂，伴随着大分子烷烃转变成氢气和低分子烃类气体，即氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等。
（1）低能量放电故障
在低能量放电的作用下，通过离子反应使最弱的碳氢键断裂，因这种放电不涉及固体绝缘材料，主要产生氢气而积聚，甲 烷也少量伴随上升。由于甲烷生成量较少，分析对比时误差会很大，实际分析应用意义不大，所以仍是属于单氢增长分析范围。引起放电的初始原因可能是存在折皱、间隙、浸渍不良等，当进一步加重成为火花放电时，产气量急增，当产生的气体在油中溶解饱和时，将在油中出现气泡，使放电更加强烈，以至破坏绝缘。但这时大量的乙炔产生出来，涉及固体绝缘还会有较多的一氧化碳、二氧化碳，所以较严重的放电故障判断反而更加容易。但这时故障已发展到一定程度，危险性大大增加。
（2）过热性故障
当设备内部存在高温热点时，也会产生大量的氢气。设备处于正常状态下热点温度和电场强度均不足以使油产生裂解或脱 氢，当热点温度处于约300 ℃的低温或热点温度较高但油与热点接触时间很短（如循环的油）时，会引起烷烃裂解或脱氢，产生以氢气为主的故障类型，但正因为同时有烷烃的裂解，因而会伴随产生低分子的烷烃，如甲烷、乙烷等。这类故障因氢气升高的同时，伴随其它气体的产生，因此，分析判断并不十分困难。
3）环乙烷的脱氢反应
环烷烃是变压器中绝缘油的主要成分之一。环烷烃中有一种环乙烷，它在石油中的含量在0．5％～1％之间，在炼油过程中 ，由于工艺条件的限制，难免要在绝缘油的馏分中残留下少量的轻质馏分，其中也包括环乙烷。环乙烷在某些条件下（如催化剂、适宜的温度等）会发生脱氢反应生成氢气和芳香烃，在正反应中，1 mol环乙烷可生成 3 mol氢。1 mol氢气在标准状态下的体积是22.4 L，1 mol环乙烷的体积为0.108 L，生成物氢的体积是反应物环乙烷的体积的22.4×3/0.108=622 倍。可见，变的绝缘油中只要存在极少的环乙烷，就会出现高浓度的氢气。
据有关资料介绍，这种现象是绝缘油中环乙烷的脱氢反应所致。这是因为设备的主要构件用不锈钢合金制成，合金中的镍是一种脱氢催化剂。设备投运初期，绝缘油中有较多的环乙烷，而没有或只有少量的氢，在电场和镍的催化作用下，这时的脱氢反应速度大于加氢反应速度。
经很长的时间运行后，正逆反应速度逐渐接近，最后达到平衡，此时油中氢气浓度升至最大值。以后，随着设备运行时间的增加，合金表面会逐渐钝化，催化活性减弱，不利于常温条件下正反应的进行，使平衡向左移动，即加氢反应速度大于脱氢反应速度，形成油中氢气浓度呈缓慢下降趋势。
4）其它非故障原因
新的不锈钢材料在加工过程和焊接过程中吸附氢气而后释放到油中，设备曾有过故障而脱气不彻底时或设备在出厂试验时由于试验电压较高等都可能引起油中氢气增加。
以上是氢气产生的主要原因，过热性故障会或多或少地有一些其它特征气体伴随产生，而电、潮、脱氢都会引起氢气单一增高，仅靠以上现象还不能正确区分属于哪一种情况，必须结合特征气体进行故障类型判断。
2变压器绝缘油色谱异常及故障处理策略
通过对变压器绝缘油色谱异常原因的分析，结合先关的经验，提出处理故障的具体办法。主要包括以下几个方面：
1）变压器产生故障后，在内部会分解出含量不同的多种气体。利用色谱分析法，检测这些气体的含量与性质，就可以判断出故障的类型。这种办法具有操作方便、检测率高、成本低的优势。其中，经常检测的气体为（H2、C2H2、总烃）。当H2的含量超标时，可以判定故障的原因是进水受潮。C2H2含量超出正常范围后，就会使变压器发生局部放电现象。总烃量过大时，会使变压器过热。
2）绝缘油内气体浓度
变压器发生故障后，也会引起气体速率、浓度的变化。所以，在查找故障时，应该对气体的浓度进行分析。在主变压器内气体的速率包括两种，分别是绝对产气速率，相对产气速率。如果气体的浓度比较低时，就会增加判断故障的难度。在主变压器中，采用开放式油枕
绝对产生速率为每小时0.25毫升。使用隔膜式油枕绝对产气速率为每小时0.5毫升。不管采用哪种方式，产生的气体速率均可以达到每月10%。由于氢气本身具有特殊性，因此采用色谱分析法后，检测结果缺乏准确性。
3）气体速率的注意值
当气体含量高于正常的注意值时，就应该引起重视。同时，根据每种气体的注意值大小，判断出故障的原因。其中，常见的气体包括氢、甲烷、乙烷、乙烯，以及总烃。这些气体的注意值（μL/L）分别是（150、60、40、70、150）。但是，在 判断的过程中，还要考虑其他方面的因素，不能将注意值作为判断的唯一标准。比如，在外界因素的影响下，也会导致变压器发生故障。鉴于此，应该与历史检测的数据进行对比，仔细排查故障的原因。如果仅仅根据气体含量的多少做出定论，很可能就会出现错误判断。在这种情况下，不但延误了故障处理的最佳时机，而且很可能造成材料的浪费，从 而加大维护的成本。当绝缘油中的气体含量与上述注意值没有较大差异时，说明变压器的运行状态比较好。
4）乙炔的含量与注意值
在对变压器进行检测时，如果气体中包括乙炔，很可能是放电性故障。然而，在绝缘油注意值中，并没有涉及到乙炔。同时，该气体的含量也不是判断故障的严重性标准。比如，在某种情况下，当乙炔的速率比较小时，故障的程度比较严重。这时，必须采取紧急处理措施。变压器在正常运行中，从严格的意义上来讲，不会出现乙炔气体。但是，如果发现乙炔，必须严格关注变压器的运行状况。同时，根据乙炔的产气速率，认真分析变压器内是否会产生故障，并找到故障的具体位置。
3结束语
在诊断变压器故障中，经常使用色谱分析法。该方法从实际出发，对变压器的故障进行具体分析。其中，油色谱分析法的原理是将绝缘油放入到变压器中，然后对气体的含量、种类进行检测。该方法在应用的过程中，具有精度高、干扰小的优势。研究表明，采用绝缘油色谱分析法，可以得出气体的含量、产生速率等标准。然后，通过这些标准，制定出维修的具 体方案，及时将故障排除掉。这样，最终保证了电力系统的安全运行，从而满足了人们在供电方面的需求。
参考文献
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