变压器油色谱分析及故障诊断的应用分析.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 43 变压器油色谱分析及故障诊断的应用分析 王 黎 云南变压器电气股份有限公司，云南 昆明 650000 摘要：摘要：变压器是电厂中确保电力系统稳定运行的一个重要设备，对变压器进行合理的检查与维修是保障其运行的关键。但在进行实际的变压器检查与维修时，相关工作人员需要进行大量的工作，且需具备较强的专业能力。其中，变压器油色谱出现异常是研究人员针对变压器故障评估时的一个重要的评判依据。相关工作人员应当针对变压器油色谱出现异常的原因进行综合分析，并针对问题进行探寻和处理，只有这样才能够针对变压器故障选择合理的处理方式，进而保障电厂运行的稳定性。关键词：关键词：变压器；油色谱分析；故障诊断；应用 中图分类号：中图分类号：TM407 随着当前社会的发展，经济的快速增长，人们对电网稳定性的需求越来越高。一次停电事故就有可能给某些厂矿、医院、学校等企事业单位带来不同程度的影响,甚至造成不可估量的损失。由此可见，保证供电的可靠性责任重大。因此，研究变压器的运行状态，确保其安全稳定运行，具有非常重要的意义。目前，在电力行业的实际工作中，主要采用状态检修的方式保障各个输变电设备的安全运行。针对变压器而言，通常通过色谱法分析变压器油中溶解气体的组分含量，来判断变压器设备是否正常运行，这对发现电力设备内部故障的早期诊断是非常灵敏、有效的。1 变压器油色谱分析的概念 变压器油色谱分析是一种通过对变压器绝缘油中有机化合物的分析，来评估变压器的运行状态和健康状况的方法。变压器绝缘油是变压器的重要组成部分，它在变压器运行过程中承担着绝缘和冷却的作用。由于变压器运行时会受到电场、热量和电化学反应等因素的影响，导致绝缘油中的有机化合物发生分解、氧化、劣化，产生各种油分解产物。变压器油色谱分析的主要目的是通过检测和分析绝缘油中的油分解产物，来判断变压器的运行状态以及可能存在的故障。通过油色谱仪对绝缘油样品进行分离和定性定量分析，可以得到各种油分解产物的种类、含量和变化趋势，从而判断变压器的绝缘系统是否存在异常情况，如绝缘破坏、局部放电、过热等。通过变压器油色谱分析，可以及早发现变压器绝缘系统的异常和故障，采取相应的维护和保养措施，延长变压器的使用寿命，提高电力系统的可靠性和安全性。2 变压器油色谱分析及故障诊断的重要性 变压器油色谱分析及故障诊断对于变压器的运行和维护非常重要。变压器油色谱分析是通过分析变压器油中的化学成分和含量，以及检测其中可能存在的异常物质，来评估变压器的运行状态和寿命。变压器油色谱分析可以提供以下信息：（1）油中的溶解气体。氢气（H2）。氢气是最常见的溶解气体，大量氢气的产生常与变压器受潮，局部放电，或是变压器中使用了奥氏体不锈钢材料有关。一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。一般都不可避免的溶解于变压器油中，正常情况下对检测数据没有影响。但是二者数值的不正常增高或是比值的变化也会反应变压器油的老化或者变压器固体绝缘的破坏。一氧化碳的存在通常与绝缘材料的热分解或氧化反应有关，这可能是由于过热或过载引起的。二氧化碳的存在通常与固体绝缘材料的老化和分解有关，可能是因为变压器内部存在过热或老化的绝缘材料。甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）等烃类气体。这些烃类气体的存在通常与过热或过载有关。各种烃类气体的含量和比例的变化可以提供关于变压器的运行状态和绝缘性能的信息。可以表明变压器内部存在的故障类型(比如放电、过热或绝缘材料老化等)。（2）油中的气体组成。根据变压器油中气体的组成，可以推测变压器内部可能存在的故障类型(如局部放电、过载、过热等)。不同类型的故障产生的气体组成、含量以及比例关系有所不同。以下是一些常见的气体组成与故障中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 44 类型的关系：油中电火花放电时，氢气和乙炔较高。固体绝缘过热（绝缘局部过热或固体绝缘散热不良）乙烯,氢气,一氧化碳,二氧化碳,总烃均较高。高温热点或局部高温过热.总烃和氢气较高,但乙炔未构成总烃中的主要成分。油中电弧放电时，产生的气体主要是氢气、乙炔和甲烷，次要气体组分为乙烯和乙烷。油中裸金属过热并有电弧放电，固体绝缘损伤。总烃高，氢气和乙炔均较高。局部放电。总烃不高，氢气含量大于 100ppm,甲烷占总烃主要成分。通过三比值法对变压器油中气体的分析和比较，可以识别出变压器的不同故障类型。这种气体分析技术被广泛应用于变压器的状态监测和故障诊断，可以及时发现变压器的异常情况，并采取相应的维修和维护措施，以确保变压器的安全运行和延长其使用寿命。3 变压器油色谱分析及故障诊断的应用要点 3.1 采样技术 在色谱分析中，采样过程对于结果的准确性和可靠性至关重要。以下是一些常见的采样要点和建议：（1）采样容器的选择。采样容器可选用容量 250ML 的棕色磨口玻璃瓶；普勒 250ml 清洁瓶（NAS16380 级）；100ML 玻璃注射器。（2）采样容器的预洗和烘干。在采样前，对采样容器进行预洗和烘干。需先后用蒸馏水或去离子水及经过处理的清洁异丙醇或高清洁乙醇对采样容器进行清洗，以去除可能的污染物。烘干后，将瓶塞盖紧，放置在干净的环境中，避免与灰尘等污染物接触。（3）采样部位的选择。对正常运行设备的常规检查维护，应从下部采样阀采样；对于事故采样（即变压器发生突发性故障）由于故障气体在油中扩散速度和故障部位的问题，仅从变压器下部一处采样的代表性较差，可同时在上、中、下部分别采样。这样能更好的判断故障类型，也可对故障部位的查找提供数据参考。（4）采样时的操作技巧。在采样过程中，应尽量减少容器的开启时间，以减少外界空气进入的可能性。采样时，可采取适当的操作技巧和装置来减少外界空气、杂质与油样接触。（5）采样时间的控制。在采样过程中，尽量控制采样时间，以避免样品的挥发、分解或其他变化。快速采样并及时封闭采样容器，可以防止样品的质量和组成发生变化。（6）采样量的控制。用棕色磨口玻璃瓶和普勒清洁瓶采样，应取满瓶油样,瓶中尽量无气泡或只有小气泡；用玻璃注射器采样，应取 100ML,过少可能会造成后续试验样品油量不够，过多会使注射器尾端进气，造成试验不准确。（7）样品的标识。采样完毕后，应在采样容器上贴注标签。应注明设备名称，采样日期，采样人姓名，设备编号、型号、相别、取样部位等信息。（8）采样时，应尽量避免样品溅出污染周围地面，有溅出时，采样完毕后需用抹布擦拭干净。3.2 色谱分析方法 色谱分析是一种将混合物中的组分分离并进行定性和定量分析的方法。在变压器油样品的分析中，色谱分析可以用来检测有机物的种类和含量，以及判断油品的质量和污染程度。气相色谱（GC）是一种将气体或挥发性液体样品中的化合物分离的方法。在变压器油的分析中，可以使用 GC 将样品中的有机物分离成不同的组分，然后通过检测器对各个组分进行定性和定量分析。高效液相色谱（HPLC）是一种将液体样品中的化合物分离的方法。在变压器油的分析中，可以使用 HPLC 将样品中的有机物分离成不同的组分，然后通过检测器对各个组分进行定性和定量分析。色谱分析在变压器油的分析中具有重要的应用价值，可以帮助判断油品的质量和污染程度，为变压器的运行和维护提供重要的信息。3.3 数据分析和解读 首先，可以通过色谱图中各个峰的面积或峰高来定量分析油样中不同组分的含量。根据变压器油的特性和历史数据，可以确定各个组分的含量是否处于正常范围内。异常高或异常低的含量可能表明变压器存在故障或异常情况。其次，可以通过色谱图中各个峰的出峰时间和峰形特征来判断油样中的组分类型。不同的组分在色谱图中会有不同的出峰时间和峰形特征。通过与标准样品进行对比，可以确定色谱图中各个峰对应的组分类型。另外，还可以通过色谱图中各峰的峰形峰高比值来判断油样中的组分比例。不同组分在色谱图中的峰形峰高比值是有一定规律的。通过与已知的油样或标准样品进行对比，可以确定色谱图中各个峰的组分比例。总之，色谱图分析是一种常用的方法，可以通过色谱图中各个峰的面积、峰高、保留时间和峰形特征来定量分析油样中不同组分的含量和类型。通过分析色谱图，可以判断变压器油样中的异常情况，以及了解油样的组分比例，从而为变压器的维中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 45 护和保养提供参考依据。3.4 建立数据库（1）数据库建立。建立一个专门的数据库，用于存储每次的色谱分析结果和故障诊断报告。数据库应具备良好的数据结构和组织方式，以方便数据的检索和分析。（2）数据记录。对每次的色谱分析结果和故障诊断报告进行详细的记录，包括样品信息、分析方法、分析结果、诊断结论等。确保数据的完整性和准确性。（3）数据比对和分析。定期对数据库中的数据进行比对和分析，识别出变压器的潜在问题和故障模式。通过数据分析，可以发现变压器的异常趋势和规律，为后续的保养维护提供参考依据。（4）数据可视化。正确使用数据可视化可以帮助更直观地了解变压器的健康状况和故障情况。以下是一些常见的数据可视化方式：折线图。使用折线图可以展示变压器的某个指标随时间的变化趋势，例如温度、电流、电压等。通过观察曲线的变化，可以发现异常和趋势，及时采取相应的措施。柱状图。使用柱状图可以比较不同变压器或不同时间点的数据，例如不同变压器的温度、不同时间点的故障次数等。通过柱状图的比较，可以找出异常值和问题区域，并进行针对性的处理。饼图。使用饼图可以将变压器的故障类型按比例展示，帮助了解故障类型的分布情况，从而优先处理高发故障类型，提高维护效率。热力图。使用热力图可以将变压器的多个指标以颜色变化的方式展示，帮助分析多个指标之间的关系和趋势，从而发现隐藏的异常和趋势。仪表盘。使用仪表盘可以将变压器的多个指标以仪表盘的形式展示，通过指针或数字的方式，直观地了解变压器的状态和健康状况。（5）数据共享和交流。将数据库中的数据和分析结果与相关人员进行共享和交流，包括变压器运维人员、专家、管理人员等。这有助于提高对变压器健康状况的共识和理解，并加强对变压器的监测和维护工作。3.5 定期监测 定期进行变压器油色谱分析和故障诊断是非常重要的，可以帮助及时发现潜在的故障和异常情况。通常建议每半年至少进行一次油色谱分析，以确保变压器的正常运行。通过定期的油色谱分析，可以监测变压器油中各种化合物的含量和特征。通过与历史数据和标准值的比较，可以发现油中异常组分的含量及比值的变化，从而判断出潜在的故障类型和位置。及早发现故障和异常情况可以防止故障的进一步发展，减少停机时间和维修成本。除了定期的油色谱分析，还应该结合变压器的运行参数和历史数据进行综合分析和诊断。通过对变压器的运行状态、温度、负载等参数的监测和比较，更准确地判断故障的严重程度和影响范围，以便采取相应的维修措施。此外，还可以根据变压器的设计和制造商提供的信息，结合经验和专业知识，对可能的故障模式进行评估和预测。通过综合分析和诊断，可以制定合理的维护计划，提前采取措施，延长变压器的使用寿命并确保其安全运行。4 结语 综上所述，通过变压器油色谱分析可以得出变压器油中溶解气体的含量，从而准确、及时地了解变压器设备的运行状况，并发现并诊断出变压器内部的潜伏性故障，为电力变压器的安全经济运行提供可靠的技术保障。参考文献 1于哲,张月,迟秀华,高明,徐从庆,白冰.变压器油色 谱 分 析 及 故 障 诊 断 的 应 用 J.冶 金 动力,2022,(06):11-12.2李雅璇.油色谱分析技术在电力变压器故障检测中的应用J.电子技术,2021,50(01):138-139.3李雅璇.变压器油色谱分析与故障判断J.电子技术,2020,49(10):170-171.4杨祥,宗和刚,蔡红猛.油色谱分析法在变压器油油质 监 督 中 的 应 用J.云 南 水 力 发电,2021,37(11):194-196.5黄囤.变压器油色谱分析诊断技术的应用J.电子技术,2020,49(9):100-101.