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摘 要：电力变压器（电抗器）在运行过程中变压器油由于内部过热或发生放电分解产生气体的类别、原因与过程，分析了在变压器故障发生的各个时期产生的可燃气体种类和特征。
关键词：变压器油气相色谱分析法;三比值法
引言
在生产中，变压器（电抗器）长时间运行，变压器油在过热长时间作用下，可能导致初期故障，油中分解多种可燃性气体则是产生内部故障的先兆，这些可燃气体是降低变压器油的闪点，引起早期故障的原因。
变压器油和纤维绝缘材料长期在高温高压下运行，受水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而缓慢老化、分解，产生的大部分气体溶于油中，当变压器内部存在初期故障或形成新的故障时会发生局部放电，就会迅速产生气体，并且产气量迅速增加，绝大多数的初期故障缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行成份和气体量的分析是研判变压器早期故障的有效方法。
1 分析变压器油中的气体成份
目前，采用气相色谱法对变压器油中的气体进行成份和气体量进行分析是研判变压器早期故障的最有效方法，色谱法有两个步骤：从油中脱气和测量两个过程。我们通常只鉴别绝缘油中的个别气体：氢气（H2）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）、乙烷（C2H6）、二氧化碳（C02）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）这7种气体，将这7种气体从变压器油中脱离出并用气相色谱法分析，通过对这些成份和气体量分析，就可判断出产生这些气体的故障类型和严重程度。变压器油在正常运行老化过程中，主要产生的气体是一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。但当变压器在运行中绝缘存在局部放电时（如油中气泡击穿），变压器油裂解产生的主要气体是氢气（H2）和甲烷（CH4）。当变压器故障时，变压器油温度高于正常运行温度不多时，产生的主要气体是甲烷（CH4）。随变压器温度的升高，乙烯（C2H4）和乙烷（C2H6）逐渐裂解，乙烯（C2H4）和乙烷（C2H6）将成为主要物征气体。当变压器温度高于100℃时（如在电弧弧道温度300 ℃以上），变压器油加速裂解，产生乙炔（C2H2）气体速度快，变压器油中乙炔（C2H2）气体含量增高。当故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），此时变压器油中会含有较高的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。
2 三比值法
根据变压器油中气体成分特征的判断电气设备的故障性质：
气体比值范围C2H2/C2H4<0.1、0.1≤C2H2/C2H4<1、1≤C2H2/C2H4<3、3≤C2H2/C2H4时比值范围的编码分别为0、1、1、2，气体比值范围CH4/H2<0.1、0.1≤CH4/H2<1、1≤CH4/H2<3、3≤CH4/H2时比值范围的编码分别为1、0、2、2，气体比值范围C2H4/C2H6<0.1、0.1≤C2H4/C2H6<1、1≤C2H4/C2H6<3、3≤C2H4/C2H6时比值范围的编码分别为0、0、1、2。编码组合C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6为001时故障判断类型为低温过热（低于150度）故障实例为绝缘导线过热，应注意CO和CO2的值。编码组合C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6为020时故障判断类型为低温过热（150-300度）故障实例为分接开关接触不良，阴险螺丝松动或接触不良等。不同的编码组合对应不同的故障类型，这里就不一一介绍了。
3 实际案列
3.1 案例简介
国网新疆电力公司检修公司750kV乌北变电站750kV乌彩二线高压电抗器，厂家：西安西电变压器有限责任公司，容量：120000kVar，投运日期：2014-12-27日。2014年11月，750千伏乌彩二线高压电抗器A相油色谱在线监测装置告警，氫气含量出现异常增长现象。
3.2 数据分析
2014年12月31日，乌彩二线高压电抗器A相油中溶解气体H2：8.22uL/L，CH4：0.59uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0uL/L，C2H2为零、20150105乌彩二线A相油中溶解气体H2：357.58uL/L，CH4：11.32uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0.39uL/L，C2H2为零、20150106乌彩二线A相油中溶解气体H2：449.54uL/L，CH4：15.24uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0.60uL/L，C2H2为零、
从该相高抗几次试验组分气体来看，只有甲烷和氢气出现明显增长，且氢气增长过快，氢气是主要特征气体。运用上述三比值法我们可以得出故障编号为020。可以看出该高抗内部结构材料干燥不彻底或运行中受潮，水分与铁材料作用会产生氢气，过热的铁心层间油膜裂解也可能产生氢气;氢气含量已超过注意值，且增长速率较大，远超过规程规定的注意值。根据氢气及总烃的绝对产气速率，该台电抗器内部存在潜伏性隐患及故障，可能存在受潮或局部过热或地电位放电的可能。
4 结论
变压器是电网中的重要设备之一，虽然配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。根据以上分析结果，每台变压器（电抗器）应当定期进行油中溶解气体分析，同时利用先进在线监测设备，加强状态维护模式，不但有助于变压器获得最大的使用寿命，显著地减少变压器故障的发生，预防不可预计的电力中断，有效地避免恶性事故和重大损失，而且可大量节约经费和时间，使电力供应更加安全可靠。
参考文献
[1]吴瑾，徐康健.变压器油中溶解气体三比值法应用问题的探讨.
[2]变压器油中溶解气体分析和判断导则DL-T_722-2014
关键词：变压器油气相色谱分析法;三比值法
引言
在生产中，变压器（电抗器）长时间运行，变压器油在过热长时间作用下，可能导致初期故障，油中分解多种可燃性气体则是产生内部故障的先兆，这些可燃气体是降低变压器油的闪点，引起早期故障的原因。
变压器油和纤维绝缘材料长期在高温高压下运行，受水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而缓慢老化、分解，产生的大部分气体溶于油中，当变压器内部存在初期故障或形成新的故障时会发生局部放电，就会迅速产生气体，并且产气量迅速增加，绝大多数的初期故障缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行成份和气体量的分析是研判变压器早期故障的有效方法。
1 分析变压器油中的气体成份
目前，采用气相色谱法对变压器油中的气体进行成份和气体量进行分析是研判变压器早期故障的最有效方法，色谱法有两个步骤：从油中脱气和测量两个过程。我们通常只鉴别绝缘油中的个别气体：氢气（H2）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）、乙烷（C2H6）、二氧化碳（C02）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）这7种气体，将这7种气体从变压器油中脱离出并用气相色谱法分析，通过对这些成份和气体量分析，就可判断出产生这些气体的故障类型和严重程度。变压器油在正常运行老化过程中，主要产生的气体是一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。但当变压器在运行中绝缘存在局部放电时（如油中气泡击穿），变压器油裂解产生的主要气体是氢气（H2）和甲烷（CH4）。当变压器故障时，变压器油温度高于正常运行温度不多时，产生的主要气体是甲烷（CH4）。随变压器温度的升高，乙烯（C2H4）和乙烷（C2H6）逐渐裂解，乙烯（C2H4）和乙烷（C2H6）将成为主要物征气体。当变压器温度高于100℃时（如在电弧弧道温度300 ℃以上），变压器油加速裂解，产生乙炔（C2H2）气体速度快，变压器油中乙炔（C2H2）气体含量增高。当故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），此时变压器油中会含有较高的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。
2 三比值法
根据变压器油中气体成分特征的判断电气设备的故障性质：
气体比值范围C2H2/C2H4<0.1、0.1≤C2H2/C2H4<1、1≤C2H2/C2H4<3、3≤C2H2/C2H4时比值范围的编码分别为0、1、1、2，气体比值范围CH4/H2<0.1、0.1≤CH4/H2<1、1≤CH4/H2<3、3≤CH4/H2时比值范围的编码分别为1、0、2、2，气体比值范围C2H4/C2H6<0.1、0.1≤C2H4/C2H6<1、1≤C2H4/C2H6<3、3≤C2H4/C2H6时比值范围的编码分别为0、0、1、2。编码组合C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6为001时故障判断类型为低温过热（低于150度）故障实例为绝缘导线过热，应注意CO和CO2的值。编码组合C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6为020时故障判断类型为低温过热（150-300度）故障实例为分接开关接触不良，阴险螺丝松动或接触不良等。不同的编码组合对应不同的故障类型，这里就不一一介绍了。
3 实际案列
3.1 案例简介
国网新疆电力公司检修公司750kV乌北变电站750kV乌彩二线高压电抗器，厂家：西安西电变压器有限责任公司，容量：120000kVar，投运日期：2014-12-27日。2014年11月，750千伏乌彩二线高压电抗器A相油色谱在线监测装置告警，氫气含量出现异常增长现象。
3.2 数据分析
2014年12月31日，乌彩二线高压电抗器A相油中溶解气体H2：8.22uL/L，CH4：0.59uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0uL/L，C2H2为零、20150105乌彩二线A相油中溶解气体H2：357.58uL/L，CH4：11.32uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0.39uL/L，C2H2为零、20150106乌彩二线A相油中溶解气体H2：449.54uL/L，CH4：15.24uL/L，C2H4：0.12uL/L，C2H6：0.60uL/L，C2H2为零、
从该相高抗几次试验组分气体来看，只有甲烷和氢气出现明显增长，且氢气增长过快，氢气是主要特征气体。运用上述三比值法我们可以得出故障编号为020。可以看出该高抗内部结构材料干燥不彻底或运行中受潮，水分与铁材料作用会产生氢气，过热的铁心层间油膜裂解也可能产生氢气;氢气含量已超过注意值，且增长速率较大，远超过规程规定的注意值。根据氢气及总烃的绝对产气速率，该台电抗器内部存在潜伏性隐患及故障，可能存在受潮或局部过热或地电位放电的可能。
4 结论
变压器是电网中的重要设备之一，虽然配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。根据以上分析结果，每台变压器（电抗器）应当定期进行油中溶解气体分析，同时利用先进在线监测设备，加强状态维护模式，不但有助于变压器获得最大的使用寿命，显著地减少变压器故障的发生，预防不可预计的电力中断，有效地避免恶性事故和重大损失，而且可大量节约经费和时间，使电力供应更加安全可靠。
参考文献
[1]吴瑾，徐康健.变压器油中溶解气体三比值法应用问题的探讨.
[2]变压器油中溶解气体分析和判断导则DL-T_722-2014