&&&&&&& （阳江核电有限公司& 广东阳江& 518000）
&&&&&&& 摘要：当前普遍使用的变压器为油浸式变压器，油浸变压器是电力电网系统中极其重要的设备，对整个电力系统的持续稳定运行起到至关重要的作用。其绝缘性能又直接影响变压器的使用寿命和运行状况，对油浸变压器的绝缘性和后期维护进行全面掌握有助于电力系统的持续运行和供电安全，而色谱分析是诊断变压器故障的一种有效方法。本文对绝缘油色谱分析在变压器故障判断中的应用进行分析研究，希望能够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；故障判断；绝缘油；色谱分析；原理；应用
&&&&&&& 一、变压器绝缘油色谱分析概述
&&&&&&& 在电力系统之中，变压器主要为油浸变压器，如果内部出现潜伏性故障，那么油纸就会出现烃类气体，如果变压器发生故障，那么绝缘油就会局部放电，在热作用影响之下，变压油就会分解成为不同的有机低分子气体，这些气体会溶解于变压器油之中，因此，变压器故障位置绝缘油含量会出现变化。在变压器位置抽取样油，对其中的气体含量与成分进行分析即可判断出变压器是否出现故障，在应用油色谱分析法时，先需要将样油采集至相关的容器，再分离油气，来分析其色谱情况。
&&&&&&& 工程实践中，用于判断变压器设备内部故障，主要有7种有价值的气体，分别为H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，C0，CO2等，而甲烷、乙烷、乙烯和乙炔组成的烃类气体的总量对故障也有重要价值，烃类气体含量的总和，又称为总烃，没有溶解在油中的气体为游离气。以上特征气体反映了变压器内某一部位发生异常变化的信息，通过对溶解油中的气体含量、产气速率等的分析就能判断设备内部存在的潜伏性故障并可及时了解故障的发展情况，能清晰反映出变压器发生故障的部位。
&&&&&&& 甲烷，乙烯和乙烷主要是因为铁芯多点接地，接触不良的分接开关和局部短路问题等最终导致变压器内部过热引起油裂解而产生的。应用特征气体判断法主要是针对故障性质，它比较直观方便，但就是没有量的概念。想要进一步探讨就必须找出故障产生气体组分的相对比值和与故障点温度的依赖关系及其相应变化规律。比如，当氢气含量偏高时就说明变压器出现了故障。另外，变压器因为材料的选择也容易老化，绝缘纸等固体材料分解产生的主要气体是CO和C02，用CO和C02的含量，可以判断变压器固体绝缘老化状况。
&&&&&&& 二、变压器绝缘油色谱异常原因
&&&&&&& 1、放电类故障
&&&&&&& 1.1 局部放电故障
&&&&&&& 在高电压的作用下，绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘发生非贯穿性的放电现象称为局部放电。一般来说，当油中存在气泡或固体绝缘材料中存在空穴或空腔时，由于气体的介电常数小，在交流电压下所承受的场强高，但其耐压强度却低于油和纸绝缘材料，在气隙中容易首先引起放电。另外，还受外界环境条件的影响。如油处理不彻底，运行时油中析出气泡等，气泡在上升的电场强度比较大的地方就会引起放电。
&&&&&&& 1.2 低能放电故障
&&&&&&& 故障点固定且能量大于106℃时，一般会产生持续的火花放电。常见的火花放电一是由悬浮电位引起的。一般个别金属部件由于结构原因，或运输过程和运行中造成接触不良或断开，会形成悬浮电位。具有悬浮电位的物体附近的场强较集中，会形成悬浮电位而引起火花放电；另外常见的变压器发生火花放电故障的主要原因是油中杂质的影响。在强电场中杂质会被极化，于是放电首先从这部分油中开始发生和发展，油在高场强下游离而分解出气体，使气泡增大，游离又增强。而后逐渐发展，使整个油间隙在气体通道中发生火花放电，所以，火花放电也可能在较低的电压下发生。
&&&&&&& 1.3 电弧放电故障
&&&&&&& 电弧放电是高能量放电，常以绕组匝层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络等故障，有时也见于雷击故障。电弧放电故障由于放电能量密度大，故产气急剧。由于电弧冲击电介质，使绝缘纸穿孔、烧焦或炭化，使金属材料变形或熔化烧毁，严重时会造成设备烧损，甚至发生爆炸事故。
&&&&&&& 2、导电部件局部过热
&&&&&&& 主变压器内部有许多金属部件，这些金属部件接触不良会严重影响主变压器散热，即通常所称电阻异常型过热时间。导电部件局部过热，会增加导电回路尾部电阻，损耗与电阻之间属正比关系，接触电阻与接触压力成反比关系，金属部件之间的接触电阻增大会使接触压力减少，从而增大接触部位的发热量，产生高温，如果这种高温状态一直持续，达到一定程度，往往会使主变压器烧毁。
&&&&&&& 3、潜油泵故障
&&&&&&& 潜油泵的主要作用是强迫变压器内的油进行冷热交替循环，潜油泵的油流主要通过油流继电器进行监视。潜油泵用在强油循环变压器，油流继电器对潜油泵工作情况进行监视，强油循环冷却是大型变压器大多采用的冷却方式，潜油泵出现故障，变压器内油就不能完成有效循环，影响散热，造成过热故障，影响变压器主绝缘寿命。
&&&&&&& 三、变压器故障判断中绝缘油色谱分析要点
&&&&&&& 1、色谱分析诊断基本程序
&&&&&&& 如果变压器出现故障，变压器中的油就会分解出各种气体，不同的故障所分解出的气体的种类和含量不同。通过对变压器油中的所含各种气体的种类和含量进行检测，就可以判断变压器可能存在的故障的类型。这个方法非常科学，也是最方便、最有效的故障判别方法。检测主变压器内气体含量。对H2、C2H2、总烃的含量进行检测，如果H2含量过高，主变压器可能是因为进水受潮发生故障，如果乙炔含量过高，会导致主变压器内部产生局部放电现象，总烃中烷烃和烯烃含量过高会造成主变压器过热。
&&&&&&& 2、绝缘油内气体浓度
&&&&&&& 表1 变压器和电抗器的绝对产气速率的注意值&& mL/d
&&&&&&& 上述气体中，任何一种气体含量超出正常注意值，都应当足够重视，表1的注意值是判断主变压器有无故障的标准之一，在对主变压器进行故障分析时不能进行生搬硬套。有的主变压器虽然气体含量很高，但可能是受到外界因素的影响，通过气体含量判断主变压器是否故障，应当与以前的历史检测数据进行比较，如果不能比较，则应当进行追踪分析，对主变压器是否故障，何种故障应当谨慎判断，不能简单的通过气体含量下结论，如果判断错误会增加维修成本，对变压器故障分析应将检测数据与以往数据进行比较，综合考虑，如是否是变压器的绝缘结构局部放电造成，不可武断。绝缘油中的气体含量没有超过表1规定的注意值，说明主变压器运行状态良好。
&&&&&&& 四、绝缘油色谱分析在变压器故障判断中的应用
&&&&&&& 某电力企业变压器在2004年投入使用，2013年开展例行试验结果显示变压器运行无异常，在2014年迎峰度夏前利用油色谱进行分析，结果显示，总烃超过标准，提示变压器出现了热性故障。
&&&&&&& 4.1　油色谱分析结果
&&&&&&& 在上述变压器之中，二氧化碳与一氧化碳含量并无显著增加，其热点温度为749℃，根据三比值法可以确定该变压器出现了高温局部过热故障问题，导致该种故障产生的原因主要是由于低压侧引线接触问题或者高压侧分接开关接触问题引致，还有可能是由于漏磁环流、铁芯多点接地以及铁芯局部短路引致。根据四比值法可以确定变压器故障产生的原因是由于铁件与油箱中出现磁路故障，油色谱分析结果显示，变压器裸金属出现了高温过热故障问题，基本可以判断为磁路故障。使用油色谱分析法对铁芯红外测温、电气试验、接地电流、负荷问题进行了分析，结果显示，近月内铁芯接地电流在标准范围之内，因此，铁芯无多点接地问题，整个油箱中的温度均匀，基本上无明显过热点，因此，变压器故障并非是由于漏磁环流导致的磁路故障。在变压器侧无功负荷不变的情况下，总烃量依然在增长，这就能够将电路故障排除，在将主变压器停止运行后开展铁芯绝缘试验与直流电阻试验，试验结果显示，此次变压器故障并非由于铁芯多点接地引发，与电路故障也无显著关系，是由于铁芯局部短路造成的环流发热引致。
&&&&&&& 4.2　吊罩检查结果分析
&&&&&&& 油色谱分析结果显示，在线圈边缘位置发生了过热变色的问题，变压器容量较大，很容易出现漏磁问题，这种问题多出现于变压器线圈端部之中，漏磁会产生涡流，致使线圈侧边缘发生了过热变色的问题，由于开采位置使用了不导磁钢板，因此不会出现过热问题。同时，并联接地位置铁芯与引线接地部分出现了高温过热以及铜片烧断的问题，将引线拆除后对其绝缘性能检查，结果显示故障位置两级铁芯绝缘性能消失。解体检查结果显示，在靠近油道位置与两极位置铁芯硅钢片发生了过热变色问题。由于变压器容量较大，就需要在铁芯内部设置出不同的绝缘纸板与油道，就需要在铁芯位置引出接地铜皮，由于铜皮处在铁芯中间位置，在出现短路问题时循环电流会较大，这就导致一些硅钢片和接地铜片发生过热与变色的问题，致使接地铜片被烧断。
&&&&&&& 4.3　故障处理措施
&&&&&&& 根据检查结果，可以将铁芯的并联接地模式转化成为串联接地模式，减少硅钢片数量，缩小铁芯面积，接着更换烧坏的铁芯重叠碟片与硅钢片，对整个油道进行二次布置，避免由于上述问题导致油道发生短路。在漏磁产生位置，为了减小漏磁面积、切断涡流路径，需要及时更换开槽。在完成更换工作之后，即可过滤变压器油，在完成修复工作之后，变压器静置24小时，再开展油色谱复试与电气试验工作，结果显示，油色谱与电气试验结果均达到标准。
&&&&&&& 4.4　故障分析过程中的注意事项
&&&&&&& 在分析变压器是否出现故障，就需要对气体分析结果的指标进行对比，如果其中某一项指标超过了标准值，都必须要注意，但是这也并非是判断故障的唯一标准。举例来说，部分设备某种气体含量超过标准值，也并非确定设备出现了故障，该种问题出现的原因也可能由于外来干扰的影响。再如，某些气体虽然低于标准值，但是增长速度却十分迅速，也需要加强注意。如果油中存在含有烃类与氢的气体，但是处在标准值之下，且气体成分稳定，未出现其他的发展趋势，那么即可认为变压器的运行是正常的。对于标准值，需要根据变压器运行的实际情况来判断，如果并未绝缘与电路问题，就能够缓停运检查。此外，在应用油色谱分析法时，要重点注意到其中一氧化碳和二氧化碳的比值与含量问题，变压器在长期运行过程中会产生大量的一氧化碳和二氧化碳，这种含量与变压器运行时间密切相关，还会受到温度、运行负荷以及设备结构等因素的影响，因此，很难针对此制定标准值。一般情况下，如果开放式变压器中一氧化碳含量不足300&L/L，二氧化碳与一氧化碳之比在7左右，那么就是正常的范围。
&&&&&&& 4.5　故障产气速率判断方式
&&&&&&& 变压器故障的发展属于一种过程，如果仅仅使用油色谱分析法是很难确定出故障问题，如果要分析气体标准值，但是气体增长速度快，就必须要分析故障位置产气速率。在分析过程中，需要严格遵循《变压器油中溶解气体分析判断导则》，这对于变压器故障的分析有着积极的效用。如果变压器中总烃产气速率超过10%必须要格外注意，可能变压器内部出现了故障，如果产气速率超过40&L/L那么就提示变压器之中出现了严重的故障。
&&&&&&& 4.6　三比值分析法
&&&&&&& 三比值分析法是改进过的罗杰斯比值法，在采用该种方法分析时，需要注意到两个问题：（1）气体含量正常的变压器比值与故障的判断并无显著关系；（2）在油中气体成分含量较高的情况下，气体成分浓度大于灵敏度极限值十倍以上，且分析结果显示变压器内部有故障，才能够使用三比值法，如果在不确定变压器存在故障的前提下就使用三比值法，那么就可能出现误判的情况。
&&&&&&& 结束语
&&&&&&& 总而言之，将油色谱分析判断法应用在变压器故障的诊断工作中可以帮助检修人员及时发现变压器中存在的各类潜伏性故障，在应用该种分析措施时，需要根据变压器设备的运行情况与试验数据来调整分析方式，综合分析变压器运行过程中存在的问题，得出最为准确的数据，以此为基础制定出针对性的解决措施，保障电压器运行的安全性与可靠性。
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变压器油的作用是什么？汽车能用吗？问题详情：推荐回答：变压器油：是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物。俗称方棚油，浅黄色透明液体，相对密度0.895。凝固点&-45 ℃。变压器油是天然石油中经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油，是石油中的润滑油馏份经酸碱精制处理得到纯净稳定、粘度小、绝缘性好、冷却性好的液体天然碳氢化合物的混合物。俗称方棚油，浅黄色透明液体。1、变压器中的油在运行时主要起散热冷却作用；2、对绕组等起绝缘和绝缘保养作用（保持良好绝缘状态）；3、变压器油在高压引线处和分接开关接触点起消弧作用，防止电晕和电弧放电的产生；4、变压器油被广泛用作液压安全阀内的液封。变压器油没有润滑作用，所以不好用在机械润滑上面变压器油有什么用？问题详情：推荐回答：变压器油大多采用矿物绝缘油,是石油的一种分镏产物,其主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物。请关注：容济点火器良好的变压器油应该是清洁而透明的液体,不得有沉淀物、机械杂质悬浮物及棉絮状物质.如果其受污染和氧化,并产生树脂和沉淀物,变压器油油质就会劣化,颜色会逐渐变为浅红色,直至变为深褐色的液体.当变压器有故障时,也会使油的颜色发生改变一般情况下,变压器油呈浅褐色时就不宜再用了.另外,变压器油可表现为浑浊乳状、油色发黑、发暗.变压器油浑浊乳状,表明油中含有水分.油色发暗,表明变压器油绝缘老化.油色发黑,甚至有焦臭味,表明变压器内部有故障.变压器油有以下几种主要作用：（1） 绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。（2） 散热作用 变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。（3） 消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。对变压器油的性能通常有以下要求：（1） 密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀。（2） 粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪点。（3） 闪点应尽量高，一般不应低于135℃。（4） 凝固点应尽量低。（5） 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。（6） 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示，它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量（毫克）。（7） 安定度不应太低，安定度通常用酸价试验的沉淀物表示，它代表油抗老化的能力。变压器油为25＃绝缘油，理化性质比较稳定，但对橡胶有腐蚀作用，促进其老化。因为粘度大，可以防锈，但不能除锈。废油一般不能再加入变压器。如果只是有少量不可溶解的杂质，或轻微受潮，过滤后可以使用，但必须进行检验合格.另外，缝纫机使用变压器油做润滑 ，据说某些场合机械也可以用变压器油来制动或液压。这个变压器是不是烧坏了？问题详情：液晶电视机指示灯不亮开机黑屏无反应，拆开后盖发现如图零件这样，是不是不正常或烧坏了？推荐回答：变压器不是不会坏，而且极少会坏，千万不要想它坏了，否则会进入维修误区，变压器坏一般都会有明显外表变色，坏的概率万分之一，和坐飞机掉下来差不多的可能。请关注：容济点火器，探讨维修技术。一般维修电路板的思路是换电解电容，这玩意最容易坏。1、其实换其他开关管可控硅之类的大电流器件。2、接着换其他电容和电阻3、换升压芯片4、最后没有办法就是画电路图分析电路附上电源变压器检测方法：电源变压器的好坏，要通过四步检测，才能算是“好”。 1，初、次级所有线圈没有断路。一般小功率的降压变压器，初级线圈细而多，因而容易断，次级则是粗而少，很少会断的。 初级电阻一般在几十到几百欧，功率越小，测得电阻越大。181欧，正常，估计为4~5W的变压器。次级电阻就小多了，应该在几欧到0.几欧。 2，初、次级线圈之间不短路，不漏电。用万用表高阻档，两表笔分别接初、次级线圈的各一个出线头，指示应在数兆欧以上，无穷大为佳。 3，初、次级线圈各自与铁芯不短路，不漏电。参照第2点测量。 4，初、次级线圈没有匝间短路的情况。如果空载上电，变压器就异常发热，就要想到是这个原因。而且，匝间短路还不能用万用表测出。电路变压器如何判断电压？问题详情：有几个电路板，每个上面都有变压器，想把变压器拆下来备用，可是变压器上没有标志,现在请教大神:变压器的输出电压是多少，220v输入选哪两个角?输出角是哪两个?三张图(全景，以及两侧)推荐回答：如无上板的变压器，初级线径较细绕数多且电阻大，一般几百欧到三千欧不等，次级线径粗绕数少电阻小，一般为0至十欧不等，次级有二线三线输出，三线为半波整流，二线为全波整流，如已上电路板的，初级必然接220v市电，次级输出必然接整流管，整流后有一体积较大的电容淲波，从电容可看到uF和耐压，如耐压25V，则变压器输出10到20V了，小家电变压器一般未整流输出为6一20V，只不过W数不同体积大点，初学者应该基本能懂了。变压器的工作原理是什么？变压器如何转变电压？问题详情：推荐回答：变压器主要是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器电能传递或作为信号传输的重要元件。当初级线圈中通有交流电流时，铁芯〔或磁芯)中便产生交变磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁芯〔或磁芯)和线圈组成.线圈有两个或两个以上的绕组.其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。改变两个线圈的圈数比就会在第二个线圈L得到不同的电压，变压器就是根据这个原理制成的一种变换交流电压、电流和阻抗的装置将初级线圈和次级线圈的圈数采用适当的比例，可以把电路中的电压升高或降低。用公式可以表示，即;初级电压(U1)/次级电压(U2)=初级圈数(n1)/次级圈数(n2)应该注意的是，任何一只变压器只能把电能由初级转移到次级.使电压升高或降低，但不能增大功率。变压器初、次级的电压之比等于次、初级的电流之比。在不考虑变压器损耗的情况下可以说初级输人的功率等于次级输出的功率。如下图所示即为变压器的工作原理图。变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。作用：变换交流电压、交换交流电流和变换阻抗。变压器是怎样改变电压的？基本原理：一个简单的单相变压器由两块导电体组成。当其中一块导电体有一些不定量的电流 (如交流电或脉冲式的直流电) 通过，便会产生变动的磁场。根据电磁的互感原理，这变动的磁场会使第二块导电体产生电势差。假如第二块导电体是一条闭合电路的一部份，那麽该闭合电路便会产生电流。电力于是得以传送。在通用的变压器中，有关的导电体是由 (多数为铜质的) 电线组成的线圈，因为线圈所产生的磁场要比一条笔直的电线大得多。供电容量不够，靠加装变压器加压么？问题详情：常见农村为解决电压低，带不动电器，于是供电部门就给加装一个新变压器，结果问题迎刃而解。难道电力不是靠修电站，光靠变电站，变压器就能解决么？推荐回答：这个向题有多少人是摸糊的，多数认为供电不足与电压有关，这种认是不妥的！供电容量大概讲是供电电流与供电电压乘积如果供电电流小，再升压也带动不了多少负荷！打个比喻供电电线是水管，水管里水是电流，能使水管里水流速加快就是电压(比喻水压,)，水管水少也就是电流小所以供电容量不足！变压器呼吸器冒气什么原因？推荐回答：冒气有两个方面的原因：一个是变压器在注入变压器油时，会对油进行脱气脱水，而当滤油机密封出现问题或过滤时间不足时，会造成油中气体含量过高，当变压器运行时因负荷的增加，内部铁芯会发热，而热量靠油冷却并通过热循环，通过变压器散热片带出并冷却，从而保证变压器的安全运行。油在升温过程中，会因油的溶解保合，而有一部分气体以自由气体的形式施放出来。二个是因油在运行过程中，会与氧、残留的水份以及金属发生反应，以及因内部故障而产生一定的气体。具体原因可由供电技术部门人员，取油样做气相色谱分析。
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