運用氣相色譜儀技術分析變壓器故障

運用氣相色譜儀技術充分解決了變壓器的問題，首先介紹一下變壓器是供配電系統中的核心設備，有１１０ＫＶ主變壓器、６ＫＶ高壓電機變壓器、４００Ｖ變壓器以及特殊用于靜電除塵的高壓變壓器。這些設備一旦出現故障，將對生產產生停電面大、周期長的嚴重影響。及時了解油浸變壓器內部運行情況并發現故障苗頭，對保證變壓器安全、可靠、優質運行有十分重要的意義。對于油浸式變壓器，線圈和鐵蕊全部浸沒在變壓器油中，無法通過肉眼及直接測量來判斷變壓器的故障隱患，必須采用一定的技術方法來了解變壓器的運行狀況。

一、氣相色譜法的原理

　　色譜法又叫層析法，它是一種物理分離技術。它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進行分配，其中一相是不動的，叫做固定相，另一相則是推動混合物流過此固定相的流體，叫做流動相。當流動相中所含的混合物經過固定相時，就會與固定相發生相互作用。由于各組分在性質與結構上的不同，相互作用的大小強弱也有差異。因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后秩序從固定相中流出，這種借在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術，稱為色譜分離技術或色譜法。當用液體作為流動相時，稱為液相色譜，當用氣體作為流動相時，稱為氣相色譜。

氣相色譜的分離原理是利用不同物質在兩相間具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時，試樣的各組分就在兩相中經反復多次地分配，使得原來分配系數只有微小差別的各組分產生很大的分離效果，從而將各組分分離開來。然后再進入檢測器對各組分進行鑒定。

二、變壓器的故障產生的氣體及故障類型

１、變壓器絕緣材料產生的氣體組分

油和固體絕緣材料在電或熱的作用下分解產生的各種氣體中，對判斷故障有價值的氣體有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫、一氧化碳、二氧化碳。正常運行的老化過程產生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳。在油紙絕緣存在局部放電時，油裂解產生的氣體主要是氫和甲烷。在故障溫度高于正常運行溫度不多時，產生的氣體主要是甲烷。隨著故障溫度的升高，乙烯和乙烷逐漸成為主要特征。在溫度高于１０００℃時，例如在電弧弧道溫度（３０００℃以上）的作用下，油裂解產生和氣體中含有較多的乙炔。如果故障涉及到固體絕緣材料時，會產生較多的一氧化碳和二氧化碳。

三、診斷變壓器等充油設備內部的潛伏性故障

在診斷變壓器等充油設備內部的潛伏性故障時，應綜合考慮以下三個方面的因素，做到準確判斷變壓器的故障類型及故障的大致部位：

１、故障下產氣的累計性

充油電氣設備的潛伏性故障所產生的可燃性氣體大部分會溶解于油。隨著故障的持續，這些氣體在油中不斷積累，直至飽和甚至析出氣泡。因此，油中故障氣體的含量及其累計程度是診斷故障的存在與發展情況的一個依據。

２、故障下產氣的速率

正常情況下充油電氣設備在熱和電場的作用下也會老化分解出少量的可燃性氣體，但產氣速率很緩慢。當設備內部存在故障時，就會加快這些氣體的產氣速率。因此，故障氣體的產氣速率，也是診斷故障的存在與發展程度的另一個依據。