（国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司辽宁盘锦124000）
摘要：在电力设备工作运行中，变压器是主要的基础设备，它实际的运行状态直接影响电力系统运行的可靠性和安全性。根据变压器油中特征气体的特点可以及时发现变压器内部钱在的故障。本文就利用色谱分析技术获得变压器油的气相色谱数据，根据分析数据的变化对变压器运行状况进行故障诊断。介绍色谱分析技术用于变压器故障诊断的常用方法，对影响变压器油色谱分析误差因素进行分析，为正确选择色谱分析方法，控制分析误差提供良好的依据。
关键词：色谱分析；变压器油；变压器；故障诊断
变压器油色谱分析技术是基于油中溶解气体类型与内部故障的对应关系，采用气相色谱仪分析溶解于油中的气体，根据气体的组分和含量来判断变压器内部有无异常情况，诊断其故障类型、大概部位、严重程度和发展趋势的技术。其特点是能发现用电气试验不易发现的潜伏性故障，突出针对性防范措施，实现变压器不停电检测和早期故障诊断，是当前绝缘监督的一项重要手段。
1、变压器油色谱理论依据
变压器绝缘材料主要为绝缘油和绝缘纸。其中，绝缘油是从石油中分离出来的一种矿物油，其主要成分是烷烃(CnH2n+2)、环烷族饱和烃(CnH2n)、芳香族不饱和烃(CnH2n－2)等化合物;绝缘纸主要是由纤维素(C6H10O5)n构成。当充油电气设备处于正常运行状态时，油和固体绝缘材料分解出的气体量极少。随着运行时间的增加，固体绝缘材料逐渐老化、变质并分解出多种少量低分子的烃类(主要有氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等)、CO和CO2等气体，这些气体大多都溶解于绝缘油中。当内部发生局部过热、局部放电(电晕放电)和电弧放电等事故时，会加速上述气体产生的速度和数量;油中分解出来的气体形成气泡，在油中对流、扩散时不断溶解于油中。当变压器发生故障时，气体产生量大于溶解量，便有一部分气体进入气体继电器，积累到一定量时会导气体继电器动作。通过气体继电器内部气体分析和模拟试验发现，故障性质不同、严重程度不同，所产生的气体组成和含量也不同。在故障初期，由于温度低，产气量少，大部分溶解在油中，气体尚不足以使气体继电器动作，如及时分析油中气体组成、含量及发展趋势，结合变压器的运行记录以及油中微量金属含量变化就可以及时查出变压器内部潜伏的故障类型、部位和程度。因此，在变压运行过程中，定期对变压器油进行色谱分析，采用气相色谱法获取各气体的组成和含量，能够及早发现设备内部的潜伏性故障，避免设备发生故障造成事故，是一种行之有效的变压器故障诊断方法。
2、变压器油色谱分析方法
2.1变压器油采样
在运用上述色谱分析法对变压器所存在的内部故障进行分析时，必须通过采样的方式，从变压器中取出适量的油体，在这一过程中，主要采取试管或注射器对变压器油进行采样。与此同时，还需将采集样品及时盛装在容器当中以供分析使用。此外，还需确保油样储存容器具备良好的清洁性，避免杂质对油样成分造成污染，从而影响到最终的检测分析效果。
2.2分离气体
在完成上述操作后，需要将容器中所储备的变压器油置入到脱气设备内部，实现变压器油的气、液分离作业，然后才能够有针对性地对气体性质实施分析和检测，从而得出变压器内部有无故障问题出现的最终结果。
2.3鉴定器检测
在对变压器油内部所含的气体实施检测的环节中，可采取专业的气相色谱仪对经过分离采集到的气体进行检测，得出气体中的化学成分以及构成类型等具体数据。同时，还需将得出的数据进行电子信息式的数据转化，并做好数据存档工作，在这一过程中，可借助现代化电子计算机及数据库实施对鉴定数据信息的存储，以便后续进行高效的故障分析和研究。
2.4判断故障类型
根据经由鉴定器鉴定所得出的变压器油包含气体的类别和性质等数据信息，对变压器内部实际潜存的故障进行判断，同时，还需根据不同的故障类型采取有针对性的修复措施对故障问题进行及时修复，以此保障变压器的安全稳定运行。
3、色谱分析在故障诊断中的应用
3.1产气特征
一旦变压器内部发生故障问题，则变压器在运行过程中所释放的气体性质就会发生相应的改变，因此，技术人员能够依据气体性质及属性对变压器存在的故障进行有效的辨别。例如，在出现放电故障时，变压器油中会含有氢气，占比高于总量的90%；在高温故障时会释放甲烷及乙烯，在总烃含量占比中高于80%；在出现局部放电情况时，主要释放气体为氢气，次之为甲烷，通常而言，氢气在氢与总烃的占比中高达90%，而甲烷和总烃之比则高于90%。因此，针对变压器运行时所释放的不同气体特征能够对故障类型进行具体判断。
3.2产气速率
考虑到变压器油内部包含可燃性气体，这就使得其在热环境及电厂环境中会发生自动分解，与此同时，气体的产生速率也会随之加快。因此，在对变压器内部的故障问题是否存在进行具体判断的过程中，需要依照变压器油内部的气体含量和气体增长速度两方面要素进行判断。若变压器内部确实存在故障，则在进行故障判断时，还需对变压器油中所包含的气体产生速率进行考量，并以此作为判断依据，对变压器故障进行更加科学合理地诊断。
3.3根据产气速率进行故障判断的方法
（1）在对变压器有无故障存在进行判断的过程中，可依照变压器油中所包含的总烃含量与产气速率，并结合色谱分析方法对其故障类型加以判断。同时，依据色谱分析最终所得出的变压器后内部总烃绝对值和产气速率是否高于注意值进行故障诊断，以此判断变压器的实际运行状态。其中，注意值指的是变压器正常运行状态下，变压器油内部所含的各种气体类型及所占比例、产气速率等数据值。（2）当总烃绝对值高于注意值，却低于此数值的3倍，且总烃气体的释放速率低于注意值时，则变压器内部存在故障。考虑到此类故障蔓延趋势较为缓慢，因此可采取继续运行持续观察的方法进行下一步检修作业。（3）若总烃高于注意值，却低于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率维持在注意值1~2倍的区间范围内时，则变压器内部存有故障，此时需缩短试运行周期，并对故障的发展趋势加以密切关注。（4）若总烃绝对值高于注意值的3倍，且总烃气体的释放速率也同样高于注意值的3倍时，则变压器存在严重的内部问题，并且发展迅速，此时则需要即刻采取相应的修复措施。
4、影响变压器油气相色谱分析误差的因素
用气相色谱法分析变压器油中溶解的气体组分，从取样到得出分析结果环节较多，会影响到方法的分析误差。为使分析数据准确，在实际工作中应特别注意以下因素:(1)待测油样在运输过程中要尽量避免震荡，且要求容器密封良好;(2)要避免脱气过程中产生误差，要求取气样时所用的注射器密封良好;(3)要避免因取样不当导致的误差;当采用玻璃注射器取样时，不应拉脱注射器芯子，以免混入空气;(4)要准确定量待测油样的注射量，以免产生分析数据误差;(5)应提高人工测量的准确性，有条件的选用工作站软件处理分析数据，以免产生测量和计算误差;(6)得出的试验分析数据一定要和变压器的运行记录、检修情况相对照作综合分析、判定。
5、结论
电力变压器在线油色谱监测系统，有效克服了常规试验室离线色谱分析检测周期较长、跟踪不及时、操作繁琐等局限问题，能够实现连续实时变压器油中气体含量的动态监测分析，并能与变压器内部早期安全隐患和故障有效对应。目前，随着电力电子技术、传感器技术、油色谱分析技术的进一步完善，国内电力变压器在线油色谱监测系统也日趋完善，其在线监测分析数据结果与试验室离线分析数据结果能够保持高度一致性，能够及时、准确地判断变压器运行工况状态和预测判断其内部存在的安全隐患，为变压器状态检修计划策略的制定提供必要科学判断依据。
参考文献
[1]李磊.变压器油色谱分析与故障诊断[J].电气制造，2012（5）：28-32.
[2]凌海峰，刘津浩，李志新.变压器油色谱分析与故障判断[J].液压气动与密封，2012（5）：46-50.