夏正伟
云南曲靖晋源实业有限公司，云南曲靖 655000
摘要：社会用电需求增大后，对电网供电可靠性的要求也越来越高。变压器是连接不同电压等级电网的重要装置，变压器的运行情况直接影响到整个电力系统的运行状态。因此近年来我国变压器故障诊断技术不断发展，适用于变压器故障诊断的技术越来越多，色谱分析法就是其中一种。本文结合实际，对色谱分析法诊断变压器故障的原理做简要分析，然后基于具体的案例详细探讨色谱分析法在变压器故障诊断中的具体应用。希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：色谱分析；变压器；故障诊断
电能是现代社会中的重要能源，在现代社会的各行业、各领域均发挥着重要作用。电力系统是一个规模庞大、数学模型阶数较高的复杂非线性系统，该系统中的每一个部件故障都会影响到系统的整体运行状态，尤其是变压器故障更会导致系统运行不稳，系统安全性能降低。因此在系统运行过程中必须做好变压器故障监测与处理，要采取有效措施实现对变压器故障的精准识别、提前预防与快速处理，从而将故障影响降到最低。而在当前的变压器故障检测中，色谱法应用的比较广泛，该种检测技术能相对准确地反映出变压器运行状态，实现对变压器故障的精准识别【1】。下面联系实际，首先就色谱法判断变压器故障的理论、原理做简要分析。
1色谱分析法诊断变压器故障的原理分析
色谱法也称为层析法、色层法以及色谱分析法等，该种方法的基本原理是通过混合物中两相间方分配系数差别的特性进行多次分配，最终将物质分离。混合物由多种不同组分、不同特性的气体组成，不同气体的两相间相对运动会存有差别，在分析过程中，色谱柱中的每种组分运行速度不同，滞留时间也不同。当分配系数增大时，组分反而会更慢，因此也就更容易滞留在固定相间。基于此，要想将各个组分分离出来就比较容易。在分离后，将色谱柱内的各中组分放进检测仪器中，通过检测最终得到各组分的色谱峰。由以上分析可知，相较于其他的检测方法，色谱法的检测速度更快，因为它有很高的分离效能。且色谱法的灵敏度高，适用范围广，操作起来也比较灵活方便，在检测过程中不需要用到很多样品。
应用色谱分析法进行变压器故障检测时，标准的流程为：让气路控制系统中进入气体发生器或高压气瓶中的气体，根据预定的流量、压力等参数调节气体后保持稳定。完成以上操作后使用进样装置分离气体，分离过程中代入色谱柱，色谱柱分离得到的每种组分进入检测器进行检测。通过检测得到电信号并将其送入到计算机进行处理，通过处理最终得到每种气体的数据含量【2】。
2色谱分析法在变压器故障诊断中的应用
2.1故障诊断依据
应用色谱法进行变压器故障诊断的主要依据是：当变压器存在潜在性故障时，就会有气体产生，随着变压器的运行，气体会逐渐溶解于油，当设备的油中溶解了过多的气体时，气体会逐渐从油中析出。因此基于这一现象可实现对变压器故障的判断。 研究表明，变压器在正常运行与非正常运行状态下都会有气体产生，但在正常运行状态下气体产生速率慢，溶解于油中的气体少；担当设备有潜在性故障时，气体产生速率会加快，油中的气体更容易达到饱和状态。研究表明，不同故障爱的气体组分也存在差异，变压器出现高温过热故障时产生的气体组分不同于局部放电故障状态下的气体组分。因此对于故障类型的识别主要是根据气体组分来完成【3】。
2.2故障诊断步骤
在应用色谱法进行变压器故障诊断时一般需要经历以下几个步骤：首先是故障隐患排查，确定变压器是否存在故障；其次是故障类型判断；然后进行故障状况诊断，找到故障原因以及危害；最后进行故障处理。
(1)有无故障判断。在基于色谱法判断变压器是否出现故障时主要是依据我国相关标准或导则进行，以保证判断结果的科学性、准确性。
如果变压器无潜在性故障，运行状态良好，那么它每日产气速率、产气量是一定的，有标准的范围。在变压器运行过程中需要对产气速率加以注意。如果经取样检测发现变压器油中气体达到注意值，就说明设备可能存有潜在故障，应做进一步的观察与分析。
(2)故障类型诊断。在不同的故障类型下，油中产生气体的速度也存在差异，气体溶解于油的程度也存在不同。因此在检查与识别故障时，可根据气体的产生速度以及溶于油的均匀程度进行。具体的判断方法是：根据各组分奥斯特瓦尔德系数计算平衡状态下油中溶解气体的理论值，将理论值与油样的气体组分浓度值进行比较，最后得到设备状态信息。如果经对比得出实测值与理论值之间不存在较大差异，则可断定设备运行状态较为稳定，但也不排除设备存有潜在性故障的可能。若经对比得知油样溶解气体浓度比自由气体浓度小，表明设备产生的气体量大，气体运行状态不稳定，可能存有故障，需对该现象做进一步的分析与处理。
在判断设备故障类型时，只需将自由气体浓度换算为平衡状态下的溶解气体浓度就能进行分析判断【4】。
(3) 故障程度估算。进行变压器故障程度估算的主要目的在于进一步了解故障危害范围与故障发展趋势，从而为故障的防控提供参考信息。应用色谱法对故障程度估算时，可以估算出故障源功率、故障点面积以及热源温度。当温度条件不同时，变压器油裂解后得到的产物也不同。这表明，变压器在发生故障时的温度可通过变压器油裂解后的产物得知。当变压器处于正常运行状态时也会有一定量的气体产生，这些气体产生后溶解到油中，但如果变压器不存在故障，溶解于油的气体量是非常小的。相应的，若变压器油中的气体很快达到饱和状态，则说明变压器可能存有故障。因此，检测变压器油中溶解的气体，根据气体溶解度和气体含量提前判断气体饱和需要的时间，能够有效提高变压器的安全水平。
2.3故障诊断案例
某变电站中的变压器型号为SFPS7-150000/220，自2002投入运营，运营期间状态相对稳定。2015年7月3日重瓦斯保护动作，对变压器采用色谱法进行故障诊断。诊断过程中运用了特征气体法，经该方法诊断得知，在变压器重瓦斯保护动作后，变压器油中的故障气体增加，气体主要成分为H2、CO、CO2，其中含有少量的CH4、C2H6、C2H4、C2H2，总烃较高，H2、C2H2的占比最高。根据气体特征，诊断出变压器是否是电弧放电故障。之后运用三比值法进行分析诊断。利用该方法对上述诊断结果进行了验证，表明诊断结果准确，然后根据油中溶解的气体分析解释表进一步诊断出变压器故障为高能量局部放电。同时根据检测结果得知，气体理论值要比实测值大，这印证了该次事故具有一定的突发性，电弧放电故障有可能产生于试验过程。并且经检测发现气体中含有多的 CO、CO2，因此推断出该次故障可能与固体绝缘有关。根据变压器试验结果，中压绕组直流电阻的三相不平衡率为 7%，并且高压-中压变比无法测量出，这表明匝间短路故障发生在C相中压绕组。综合各种现象与检测数据，最终得出导致匝间短路故障发生的主要原因为变压器引线设计不够合理，变压器分接开关存有质量缺陷，这两项原因导致故障产生【5】。
3.结语
综上所述，色谱法诊断变压器故障具有一定的科学性、可行性，合理运用色谱法可相对准确地反映出变压器运行状态，实现对变压器故障的精准识别。在用电需求不断增加，变压器负荷不断上升的今天，应进一步加大对色谱法的研究与优化，让色谱法更好地服务于我国电力事业。
参考文献
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[4]吕文杰,张帅南.电厂变压器油色谱异常分析及处理方法[J].中国设备工程,2019(18):105-107.
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