董谊春
内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局 内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市 026000
摘要：变压器油是指用于变压器、电抗器、互感器、套管、油断路器等输变电设备的矿物型绝缘油。运行中变压器油质量的好坏直接关系到充油设备的安全运行和使用寿命,乃至影响到整个电力系统的安全运行和经济效益。对设备内的油进行气相色谱分析，以便及时发现设备内部存在的潜伏性故障，具有重要的现实意义和经济意义。
关键词：变压器油；色谱分析；抗氧化剂；
两台异常色谱分析结果超标，并根据这些异常数据对油或设备进行有效处理，消除安全隐患。一台500kV主变在色谱分析中，发现特征气体总烃含量超标，结合变压器油的介损实验，及时发现了油质的异常氧化，并得到恰当的处理；另外一台220kV的变压器油中氢气含量超标，据此发现了设备绝缘材料有受潮现象，运回厂家进行了彻底处理，消除了产气源，保证了设备的安全运行。
一、气相色谱分析在变压器油检测中的应用与发展历程
1.气相色谱分析在变压器油检测中的应用。对变压器油进行气相色谱分析，就要对运行中的变压器内部可能有局部过热或局部放电两种形式的故障进行分析，来判断变压器内存在潜伏故障的性质和严重性。《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定：对于高电压、大容量的电力变压器及高压互感器在投运前和运行中应进行绝缘油的气相色谱分析，以便及时发现和解决问题。
2.气相色谱分析法的发展历程。第一阶段：离线气相色谱分析。根据作业手段的不同，具体又分为常规色谱仪和自动色谱仪两个阶段。常规气相色谱仪即由试验人员去变电站采取气样或油样，将部分脱出气体注入气相色谱仪的进样口，用气相色谱仪检测，输出结果，最后将结果与标准进行比较判断。自动气体分析装置即将常规色谱分析仪的脱气和气体浓度检测两部分置于变压器安装现场，在技术上实现自动化分析。显然，这种油色谱自动化分析装置的功能与常规色谱分析法相仿，仅是作业程序上实现了自动，从技术经济上限制了它的推广应用前景。第二阶段：在线气相色谱分析。很多厂家已经研究出了在线监测装置，并采用由仅使气体分子通过的高分子透气膜组成油气分离单元，实现了油气分析。从而不仅大大简化了油中气体自动分析装置的结构，而且实现了在线监测。
二、案例分析
1.某厂a#主变油中总烃超标。（1）问题分析.某厂a#主变额定电压500kV，额定容量435MVA。根据《DL/T 722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定，该变压器油色谱分析监督周期应为3个月。2015年9月，取样进行色谱分析试验时，发现油样颜色急剧加深，由6月份的淡黄色变成了棕红色。色谱分析发现，总烃（甲烷，乙烷，乙烯，乙炔的总和，乙炔含量为0）含量达到了347μl/l，远超《DL/T 722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定的150μl/l，加之油样颜色变化太快，又取样做了其他项目分析，发现介损超标。针对上述总烃与介损指标超标，外观颜色加深，为确保设备安全运行，委托热工院对油的理化性能做了全分析，得出的结论是：该油的介损超标，有少量油泥，体积电阻率较低，该油已经劣化变质，需做处理。（2）现场油处理。根据油质全分析试验结果，热工院对a#主变油在试验室进行小型模拟处理后，确定了处理方案。经过对变压器油滤油、脱气、再生，并添加了450kg抗氧化剂进行处理，处理结束后，取样进行色谱分析，油中总烃含量为0.41μl/l。同时进行了油质全分析试验，该变压器重新投入运行4年来，通过变压器油中特征气体色谱分析，油中特征气体含量较低，一方面说明设备无放电或过热故障，另一方面结合介损值的变化，说明所采取的处理措施得当，变压器油的氧化劣变速度缓慢，抗氧化能力得到了有效提高。
2.某厂d#高启变氢气含量超标。(1)分析问题。d#高启变高压侧220kV，低压侧为35kV和6kV 3种电压等级。根据《DL/T 722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定，监督周期为6个月。在投运12个月的色谱分析试验中检出氢气含量为350μl/l，远超注意值150μl/l，而最近一次的检测结果仅为110μl/l；计算绝对产气率γa：
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式中：ci,2为第二次取样检测，油中特征气体（i）组分含量，μl/l；ci,1为第一次取样检测，油中特征气体（i）组分含量，μl/l；m为设备总油量，t；ρ为变压器油的密度，t/m3；Δt为两次取样时间间隔，d。绝对产气率高达79ml/d，远超隔膜式变压器的绝对产气率注意值12ml/d。于是对其他各项理化指标和电气指标都进行了检验，都在合格范围。此现象说明，该设备出现非严重故障，因此缩短检验周期，进行跟踪监督，并研究分析故障所在，争取尽快处理。油中产生氢气有很多种途径：1）受潮。当变压器内部进水或受潮时，油中水分和杂质易形成小桥，或者固体绝缘含有水分加上内部的气隙存在，均能引起局部放电产生氢气。2）金属材料催化。变压器内会有铜、铁或不锈钢等一些金属材料，如果没有经过钝化，则是很好的催化剂，无疑会加快生成氢气的速度。3）局部放电。局部放电的特征气体主要是氢气和甲烷。鉴于此，取样分析变压器油中微水含量，只有0μg/g，远低于标准值25μg/g，可以确定变压器油没有受潮。又由于水分在变压器油与绝缘纸中是保持平衡状态，油中饱和水分溶解量与油温有密切关系，随温度升高绝缘纸中的水分进入油中，饱和水分溶解量增大。可以通过高温运行的油中水分含量，间接判断绝缘材料是否受潮。但是该变压器运行时油温不到40℃，无法通过该项指标判断绝缘材料是否受潮。在变压器停运脱气处理前，对变压器的B相升高座和本体油箱分别取样，进行色谱分析。分析结果，氢气含量：本体867.13μl/l，B相1548.23μl/l。经脱气处理后，氢气含量：本体25.8 4μl/l，B相63.34μl/l。变压器重新投入运行，6个月后取样分析，氢气含量：本体139.7μl/l。缩短监督周期继续跟踪，发现氢气含量呈快速上涨趋势，极有可能变压器内部受潮。同时对变压器油箱本体和升高座A、B、C三相取样分析，由此断定故障点在升高座内，为故障处理提供了科学依据。
（2）现场处理。技术人员根据油色谱分析数据，结合变压器结构特点，查阅了该变压器高压引线盒图纸，判定为引线盒内绝缘材料受潮。将引线盒内所有支架和绝缘材料拆下返厂干燥处理，重新回装，经真空注油脱气处理后，取样分析，氢气含量11.39μl/l。运行两个月后检测，氢气含量23.86μl/l。到目前为止，设备已重新投入运行16个月之久，氢气含量稳定在52μl/l左右。此案例说明了借助色谱分析判断处理油绝缘高压设备问题是一种行之有效的方法。
总之，利用气相色谱分析法，可以提前发现绝缘油或本体设备存在的潜在故障。根据分析数据的变化趋势，结合设备结构特点和其他项目分析结果，综合判断，能快速准确查找到故障根源，并及时消除，保证了设备安全稳定运行。气相色谱分析在变压器油的油质监督工作中起着举足轻重的作用。
参考文献：
[1]刘玉国.气相色谱分析法在判断变压器故障上的运用.2019.
[2]李德胜.气相色谱分析在变压器故障诊断中的应用.2019.