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摘要：根据对现场工作中出现的设备问题分析不难发现，高压电气充油设备运行状态的检测，除高压试验项目外，绝缘油的分析对故障的判断也起到了重要的作用。其中对绝缘油色谱分析的例行检测是发现设备潜在故障的手段之一。
关键词：潜在故障；充油设备；绝缘油；色谱分析
中图分类号：TM307文献标识码： A
前言：
在现代电网快速发展的今天，对设备状态的检测方法有更高的要求。在保证电网设备安全及供电可靠的前提下，要求试验人员对设备的实际状态有一个全方位立体化的掌握。而在高压充油设备的检测方法中，绝缘油分析技术与高压试验检测手段两者不可分割，起到了相辅相成的作用。尤其在一些重要变电设备如变压器和电抗器等的状态检测，要求设备在保证供电的情况下不停电试验及跟踪效验时，绝缘油的色谱分析结果则显得尤为重要。本文就这一观点举例阐述了绝缘油色谱分析对设备潜在故障的诊断。
1.绝缘油的组成及性能
对于绝缘油的组成，我们知道，油在不同电压等级、不同设备中的作用及不同环境要求下，其组成会略有不同，实际应用的绝缘油普遍为矿物绝缘油，即由石油分馏产物经多种工艺精制而成，属于多种烃类化合物的混合体。组成可划分为饱和烃、环烷烃和芳香烃三种类型。变压器油的化学结构非常复杂，从应用的角度看，不一定要完全搞清楚所有的烃类成分，但是必须了解变压器油的种种特性和功能，还应该知道在运行过程中油的氧化过程及其氧化产物的危害。
绝缘油在设备中要发挥多方面的功能作用，必须具备良好的化学、物理和电气等方面的性能。这就需要试验人员依据各类绝缘油运行维护管理导则及试验规程要求，对绝缘油进行定期检测，保证设备内绝缘油的实际性能符合运行条件。
2.绝缘油在设备中的作用
在高压电气设备中，有大量的充油设备（如变压器、互感器、油断路器等）。这些设备中的绝缘油主要作用如下:
（1）使充油设备有良好的热循环回路，以达到冷却散热的目的。在油浸式变压器中，就是通过油把变压器的热量传给油箱及冷却装置，再由周围空气或冷却水进行冷却的。
（2）增加相间、层间以及设备的主绝缘能力，提高设备的绝缘强度。例如油断路器同一导电回路断口之间绝缘。
（3）隔绝设备绝缘与空气接触，防止发生氧化和浸潮，保证绝缘不致降低。特别是变压器、电容器中的绝缘油，防止潮气侵入，同时还填充了固体绝缘材料中的空隙，使得设备的绝缘得到加强。
（4）在充油断路器中，绝缘油除作为绝缘介质之外，还作为灭弧介质，防止电弧的扩展，并促使电弧迅速熄灭。
3.绝缘油的检测方法
在实际工作中，试验人员对绝缘油的检测方式大致分为简化试验和色谱分析两种。在正常情况下，充油电气设备内的油、纸绝缘材料在热和电的作用下会逐渐老化和分解，产生各种特征气体，并且绝缘油的各种特性也会因为运行条件、环境的变化及遇到各种设备故障时，产生不同程度的改变。绝缘油简化试验主要运用各种方法，针对油的物理、化学及电气性能的变化分别来检测，对油的状态及设备内部情况做一个基本了解。绝缘油色谱分析，是指从油中取出溶解气体，用气相色谱分析该气体成分和含量，判定设备有无内部故障，诊断故障类型，并推定故障点温度、故障能量等。
4.绝缘油中色谱分析在实际中的应用
早期预测变压器等充油电气设备内部故障，对于安全供电，防范事故与未然，是极为重要的。作为绝缘监督的手段，有各类电气绝缘特性试验。但是，这些试验共同特点是要求被试设备停运，降低了供电可靠性，也很难测出事故發生前的潜在故障。而运用绝缘油色谱分析技术就能在不影响供电的前提下，有效发现设备故障及故障发展趋势，及时对设备运行状态做出评价。
4.1.设备内部故障诊断实例
实例1
（一）、故障概况
500kV王石变王渤一线500kV电抗器型号XMZ46,1986年投运。该产品在2013年3月26日至4月7日进行了B 类检修，更换了散热器的胶圈、瓦期继电器、压力释放阀、温度表、分线箱，进行了油处理。处理后经现场试验高压绝缘试验合格。绝缘油简化试验结果显示介质损耗因数、体积电阻率、击穿电压、闪点和水分等的试验结果均合格（见表1）。绝缘油色谱分析试验结果各项指标显示良好，具备投运条件（见表2）。
表1电抗器C相绝缘油简化试验数据
备注： 电抗器大修后送电前试验
该组电抗器于4月22日投入系统运行。4月23日、24日，进行了绝缘油色谱分析跟踪试验，色谱数据显示C相乙炔、乙烯、总烃、二氧化碳等均超标，并且增长趋势明显，怀疑电抗器内部放电（见表2）。该组高抗于4月24日17时退出运行，做进一步分析和处理。
表2电抗器C相绝缘油色谱试验数据
该组电抗器于4月24日17时退出运行进行内检。
故障处理过程
第一次处理
1.内检情况
（1）打开上盖人孔后，首先对器身上部进行检查，没有发现异物和异常部位。
（2）检查人员换专用服装后进入电抗器内，在检查到中性点出线部位时，发现铁心夹件上有一等电位连线有烧黑迹象，用手轻轻触摸即断线，经确认导线已经完全烧断，外层绝缘纸已经完全碳化。连接片烧损情况见下图。
（3）油箱内脏污严重，油箱底部有大量杂质，经检查确认为橡胶老化后的碎末；油色浑浊，分析为净油器中硅胶早已失效粉化，进入油中。
（4）其余部位未发现异常情况。
2.处理情况
（1）拆除烧断的等电位连接线，重新更换为截面更大的软铜绞线，外表面采用专用皱纹纸包扎后又包绕一层收缩带，然后恢复安装。
（2）将油箱内底部变压器脏油全部抽出。
（3）因净油器内硅胶已经失效，决定将净油器阀门关闭。
（4）抽真空后重新注油，并在器身内部进行热油循环处理油中乙炔，至合格为止。
3.原因分析：
通过连接铜片烧损情况分析，认为此铜片此前存在缺陷，可能已经有一定深度的折痕但还未完全断开。此次检修后按工艺要求从本体底部回油至上盖约0.1-0.2m时，需要从油箱上部将油补满。检修单位选择的补油部位刚好在此引线上部（相距约0.8m）。因此在补油时，此引线在油流的持续作用下，使得已经虚接的铜片完全断开，因此投入运行后断开的铜片开始放电。
根据以上检查情况并结合油色谱化验结果，认为此处铁心夹件间的等电位连接线断线是产生本次故障的主要原因。
第二次处理
经过第一次故障处理后该组电抗器于5月4日上午10时投运。依照试验规程规定，对该组电抗器进行绝缘油色谱分析跟踪试验。5月5日在油化试验中发现乙炔、乙烯、总烃数据均超标（见表3）
表3电抗器C相绝缘油色谱试验数据
经过多次跟踪监视，发现增长趋势明显，怀疑电抗器内部有放电。5月9日、10日对其进行排油第二次内检，发现另一侧铁心夹件和聚磁板连接片烧损。同时对A、B相电抗器进行油色谱化验时也发现痕量乙炔。根据上次内检经验及相关领导和专家研讨决定，将该组电抗器停运并全部进行内检。结果发现王渤#1线C相电抗器主回路绝缘无问题，出现乙炔的主要原因是集磁板接地线异常引起，现场检查发现集磁板夹件存在有多根连接线接地的问题，出现环流、局部过热导致一根接地线烧断放电。B、C相上相同部位处，均有不同程度的烧损。现该组电抗器已退出运行并更换新设备。
关键词：潜在故障；充油设备；绝缘油；色谱分析
中图分类号：TM307文献标识码： A
前言：
在现代电网快速发展的今天，对设备状态的检测方法有更高的要求。在保证电网设备安全及供电可靠的前提下，要求试验人员对设备的实际状态有一个全方位立体化的掌握。而在高压充油设备的检测方法中，绝缘油分析技术与高压试验检测手段两者不可分割，起到了相辅相成的作用。尤其在一些重要变电设备如变压器和电抗器等的状态检测，要求设备在保证供电的情况下不停电试验及跟踪效验时，绝缘油的色谱分析结果则显得尤为重要。本文就这一观点举例阐述了绝缘油色谱分析对设备潜在故障的诊断。
1.绝缘油的组成及性能
对于绝缘油的组成，我们知道，油在不同电压等级、不同设备中的作用及不同环境要求下，其组成会略有不同，实际应用的绝缘油普遍为矿物绝缘油，即由石油分馏产物经多种工艺精制而成，属于多种烃类化合物的混合体。组成可划分为饱和烃、环烷烃和芳香烃三种类型。变压器油的化学结构非常复杂，从应用的角度看，不一定要完全搞清楚所有的烃类成分，但是必须了解变压器油的种种特性和功能，还应该知道在运行过程中油的氧化过程及其氧化产物的危害。
绝缘油在设备中要发挥多方面的功能作用，必须具备良好的化学、物理和电气等方面的性能。这就需要试验人员依据各类绝缘油运行维护管理导则及试验规程要求，对绝缘油进行定期检测，保证设备内绝缘油的实际性能符合运行条件。
2.绝缘油在设备中的作用
在高压电气设备中，有大量的充油设备（如变压器、互感器、油断路器等）。这些设备中的绝缘油主要作用如下:
（1）使充油设备有良好的热循环回路，以达到冷却散热的目的。在油浸式变压器中，就是通过油把变压器的热量传给油箱及冷却装置，再由周围空气或冷却水进行冷却的。
（2）增加相间、层间以及设备的主绝缘能力，提高设备的绝缘强度。例如油断路器同一导电回路断口之间绝缘。
（3）隔绝设备绝缘与空气接触，防止发生氧化和浸潮，保证绝缘不致降低。特别是变压器、电容器中的绝缘油，防止潮气侵入，同时还填充了固体绝缘材料中的空隙，使得设备的绝缘得到加强。
（4）在充油断路器中，绝缘油除作为绝缘介质之外，还作为灭弧介质，防止电弧的扩展，并促使电弧迅速熄灭。
3.绝缘油的检测方法
在实际工作中，试验人员对绝缘油的检测方式大致分为简化试验和色谱分析两种。在正常情况下，充油电气设备内的油、纸绝缘材料在热和电的作用下会逐渐老化和分解，产生各种特征气体，并且绝缘油的各种特性也会因为运行条件、环境的变化及遇到各种设备故障时，产生不同程度的改变。绝缘油简化试验主要运用各种方法，针对油的物理、化学及电气性能的变化分别来检测，对油的状态及设备内部情况做一个基本了解。绝缘油色谱分析，是指从油中取出溶解气体，用气相色谱分析该气体成分和含量，判定设备有无内部故障，诊断故障类型，并推定故障点温度、故障能量等。
4.绝缘油中色谱分析在实际中的应用
早期预测变压器等充油电气设备内部故障，对于安全供电，防范事故与未然，是极为重要的。作为绝缘监督的手段，有各类电气绝缘特性试验。但是，这些试验共同特点是要求被试设备停运，降低了供电可靠性，也很难测出事故發生前的潜在故障。而运用绝缘油色谱分析技术就能在不影响供电的前提下，有效发现设备故障及故障发展趋势，及时对设备运行状态做出评价。
4.1.设备内部故障诊断实例
实例1
（一）、故障概况
500kV王石变王渤一线500kV电抗器型号XMZ46,1986年投运。该产品在2013年3月26日至4月7日进行了B 类检修，更换了散热器的胶圈、瓦期继电器、压力释放阀、温度表、分线箱，进行了油处理。处理后经现场试验高压绝缘试验合格。绝缘油简化试验结果显示介质损耗因数、体积电阻率、击穿电压、闪点和水分等的试验结果均合格（见表1）。绝缘油色谱分析试验结果各项指标显示良好，具备投运条件（见表2）。
表1电抗器C相绝缘油简化试验数据
备注： 电抗器大修后送电前试验
该组电抗器于4月22日投入系统运行。4月23日、24日，进行了绝缘油色谱分析跟踪试验，色谱数据显示C相乙炔、乙烯、总烃、二氧化碳等均超标，并且增长趋势明显，怀疑电抗器内部放电（见表2）。该组高抗于4月24日17时退出运行，做进一步分析和处理。
表2电抗器C相绝缘油色谱试验数据
该组电抗器于4月24日17时退出运行进行内检。
故障处理过程
第一次处理
1.内检情况
（1）打开上盖人孔后，首先对器身上部进行检查，没有发现异物和异常部位。
（2）检查人员换专用服装后进入电抗器内，在检查到中性点出线部位时，发现铁心夹件上有一等电位连线有烧黑迹象，用手轻轻触摸即断线，经确认导线已经完全烧断，外层绝缘纸已经完全碳化。连接片烧损情况见下图。
（3）油箱内脏污严重，油箱底部有大量杂质，经检查确认为橡胶老化后的碎末；油色浑浊，分析为净油器中硅胶早已失效粉化，进入油中。
（4）其余部位未发现异常情况。
2.处理情况
（1）拆除烧断的等电位连接线，重新更换为截面更大的软铜绞线，外表面采用专用皱纹纸包扎后又包绕一层收缩带，然后恢复安装。
（2）将油箱内底部变压器脏油全部抽出。
（3）因净油器内硅胶已经失效，决定将净油器阀门关闭。
（4）抽真空后重新注油，并在器身内部进行热油循环处理油中乙炔，至合格为止。
3.原因分析：
通过连接铜片烧损情况分析，认为此铜片此前存在缺陷，可能已经有一定深度的折痕但还未完全断开。此次检修后按工艺要求从本体底部回油至上盖约0.1-0.2m时，需要从油箱上部将油补满。检修单位选择的补油部位刚好在此引线上部（相距约0.8m）。因此在补油时，此引线在油流的持续作用下，使得已经虚接的铜片完全断开，因此投入运行后断开的铜片开始放电。
根据以上检查情况并结合油色谱化验结果，认为此处铁心夹件间的等电位连接线断线是产生本次故障的主要原因。
第二次处理
经过第一次故障处理后该组电抗器于5月4日上午10时投运。依照试验规程规定，对该组电抗器进行绝缘油色谱分析跟踪试验。5月5日在油化试验中发现乙炔、乙烯、总烃数据均超标（见表3）
表3电抗器C相绝缘油色谱试验数据
经过多次跟踪监视，发现增长趋势明显，怀疑电抗器内部有放电。5月9日、10日对其进行排油第二次内检，发现另一侧铁心夹件和聚磁板连接片烧损。同时对A、B相电抗器进行油色谱化验时也发现痕量乙炔。根据上次内检经验及相关领导和专家研讨决定，将该组电抗器停运并全部进行内检。结果发现王渤#1线C相电抗器主回路绝缘无问题，出现乙炔的主要原因是集磁板接地线异常引起，现场检查发现集磁板夹件存在有多根连接线接地的问题，出现环流、局部过热导致一根接地线烧断放电。B、C相上相同部位处，均有不同程度的烧损。现该组电抗器已退出运行并更换新设备。