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【摘要】对充油电气设备油中气体的色谱分析，是在线监测变电站设备是否稳定运行的重要手段。特征气体是充油设备内部绝缘油在不同的情况下产生的，设备发生故障，其特征气体的种类及浓度将随之变化，我们通过分析特征气体的情况来判断设备内部发生的故障。
【关键词】充油电气设备、特征气体、色谱分析、典型故障
引言
对充油电气设备故障的在线检测主要是绝缘油的色谱分析。色谱分析是指用气相色谱仪对溶解在设备绝缘油中的气体进行组分和含量的检测。通过分析溶解于绝缘油中的特征气体能及早发现充油设备内部可能存在的潜伏性故障，并可随时监视故障的发展状况。通过国家推荐性标准：GB/7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（以下简称导则），可以判断充油设备的故障类型，熟练运用《导则》，对正确分析和判断变压器发生的故障十分重要，以下是我们应用《导则》对充油电气设备开展的故障类型分析。
1、充油电气设备故障特征气体分析
（1）设备故障特征气体种类
正常变压器油中气体含量与空气溶解形成平衡状态后，油中的含气量的主要成份是：O2为28%左右，N2为71%左右，CO为0.3%左右，另外还有较微量的烃类气体。当变压器内部发生故障时，由于油和绝缘纤维质的固体绝缘材料在电和热的作用下，将分解出故障性气体，通常这些故障性气体（称为特征气体）种类包括：氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）七种气体，其中CH4、C2H6、C2H2、C2H4四种烃类气体称为总烃。。根据绝缘油热分解的机理，随着电或热故障点处的温度（释放能量）的升高，这些特征气体的产生是有一定顺序的，它们是按键能大小依次产生，即产气的顺序是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。另外，由于碳氢键的键能最低，生成热最小，在各种故障的热分解中，总是首先有H2伴随产生，低能故障时产气是以H2和CH4为主。
（2）特征气体色谱分析
绝缘油中溶解气体的色谱分析作为检测充油电气设备运行状态的有效手段，在电力系统中得到了广泛应用。根据绝缘油色谱分析所得各种特征气体的含量应用《导则》来分析判断设备状态是否正常，在《导则》中对乙炔、氢气和总烃含量分别规定了注意值。当这些气体含量超过了规定的注意值，对于那些可能存在故障的设备，《导则》推存采用“三比值法”来进一步判断设备故障性质。色谱分析数据判断故障是否存在和设备是否能继续运行的问题需要及时跟踪分析，配合电气做相应试验，同时要求实验人员正确取样和精细试验，尽早发现设备内部潜伏性故障，以避免设备发生故障。
色谱分析的作用主要表现：首先，可检测设备内部故障提示故障的发展趋势，使实际存在的故障得到有效且经济检修，避免设备损坏和无计划的停机。其次，当诊断出设备内部存在故障时，要根据故障的危害性、设备的重要性、负荷要求和安全经济来制定合理的故障处理措施，确保设备不发生损坏。最后，对于已经发生事故的设备，有助于了解设备事故的性质和损坏程度，以指导检修。
2、充油电气设备油中气体含量与典型故障分析
（1）常见充油设备油中特征气体注意值及产气速率
按《导则》规定，油色谱分析的数据主要是两类，一类是特征气体的含量注意值，另一类是特征气体的产气速率，产气速率包括绝对产气速率和相对产气速率两种。
（2）典型故障类型的特征气体分析
通过特征气体的浓度对比变化，我们可以判断出充油电气设备产生的故障类型。在热动力学和实践的基础上，推荐改良三比值法作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。将五种气体构成不同的比值，组成编码表，根据不同的编码组成，判断设备的故障类型。
假如气体的比值和以前的不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化上。为了得到仅仅相应于新故障的气体比值，要从最后一次的分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值（尤其是在CO和CO2含量较大的情况下）。在进行比较时要注意在相同的负荷和温度等情况下并在相同的位置取样。
由于溶解气体分析本身存在的试验误差，导致气体比值也存在某些不确定性。对气体浓度高于10 L/L的气体，两次的测试误差不应大于平均值的10%，而在计算气体比值时，误差将提高到20%。当气体浓度低于10 L/L时，误差会更大，使比值的精确度迅速降低。因此在使用比值法判断没备故障性质时，应注意各种可能降低精确度的因素。尤其是对正常值普遍較低的电压互感器、电流互感器和套管，更要注意这种情况。
3.结束语
实践表明，对充油设备油中溶解气体的种类及浓度分析对保证电力系统安全可靠运行有较大的作用，能够提前知道变压器内部是否存在潜伏性故障。在设备不停运的情况下，采用特征气体追踪分析方法监控设备，结合其他电气试验及以往的故障原因进行分析，对比、观察特征气体的变化趋势进行综合检测判断得出结论。当特征气体增长快或含量达到一定值时，说明故障发展迅速，必须立即停止运行查找故障部位，采取措施作出正确处理，确保设备安全稳定运行。
参考文献：
1、GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》
作者简介：
吕刚（1977.08---），男， 内蒙古人，本科，工程师，重庆大学 现就职于贵阳超高压局
作者简介：
贺吉维（1971.08---），男，汉族， 湖南郴州人，大本，助理经济师，湖南师范
邮寄地址：广东佛山市南海区桂城街道深海路17号瀚天科技城3号楼1号门2楼，广东冠能电力科技发展公司，邮编：528200
【关键词】充油电气设备、特征气体、色谱分析、典型故障
引言
对充油电气设备故障的在线检测主要是绝缘油的色谱分析。色谱分析是指用气相色谱仪对溶解在设备绝缘油中的气体进行组分和含量的检测。通过分析溶解于绝缘油中的特征气体能及早发现充油设备内部可能存在的潜伏性故障，并可随时监视故障的发展状况。通过国家推荐性标准：GB/7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（以下简称导则），可以判断充油设备的故障类型，熟练运用《导则》，对正确分析和判断变压器发生的故障十分重要，以下是我们应用《导则》对充油电气设备开展的故障类型分析。
1、充油电气设备故障特征气体分析
（1）设备故障特征气体种类
正常变压器油中气体含量与空气溶解形成平衡状态后，油中的含气量的主要成份是：O2为28%左右，N2为71%左右，CO为0.3%左右，另外还有较微量的烃类气体。当变压器内部发生故障时，由于油和绝缘纤维质的固体绝缘材料在电和热的作用下，将分解出故障性气体，通常这些故障性气体（称为特征气体）种类包括：氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）七种气体，其中CH4、C2H6、C2H2、C2H4四种烃类气体称为总烃。。根据绝缘油热分解的机理，随着电或热故障点处的温度（释放能量）的升高，这些特征气体的产生是有一定顺序的，它们是按键能大小依次产生，即产气的顺序是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。另外，由于碳氢键的键能最低，生成热最小，在各种故障的热分解中，总是首先有H2伴随产生，低能故障时产气是以H2和CH4为主。
（2）特征气体色谱分析
绝缘油中溶解气体的色谱分析作为检测充油电气设备运行状态的有效手段，在电力系统中得到了广泛应用。根据绝缘油色谱分析所得各种特征气体的含量应用《导则》来分析判断设备状态是否正常，在《导则》中对乙炔、氢气和总烃含量分别规定了注意值。当这些气体含量超过了规定的注意值，对于那些可能存在故障的设备，《导则》推存采用“三比值法”来进一步判断设备故障性质。色谱分析数据判断故障是否存在和设备是否能继续运行的问题需要及时跟踪分析，配合电气做相应试验，同时要求实验人员正确取样和精细试验，尽早发现设备内部潜伏性故障，以避免设备发生故障。
色谱分析的作用主要表现：首先，可检测设备内部故障提示故障的发展趋势，使实际存在的故障得到有效且经济检修，避免设备损坏和无计划的停机。其次，当诊断出设备内部存在故障时，要根据故障的危害性、设备的重要性、负荷要求和安全经济来制定合理的故障处理措施，确保设备不发生损坏。最后，对于已经发生事故的设备，有助于了解设备事故的性质和损坏程度，以指导检修。
2、充油电气设备油中气体含量与典型故障分析
（1）常见充油设备油中特征气体注意值及产气速率
按《导则》规定，油色谱分析的数据主要是两类，一类是特征气体的含量注意值，另一类是特征气体的产气速率，产气速率包括绝对产气速率和相对产气速率两种。
（2）典型故障类型的特征气体分析
通过特征气体的浓度对比变化，我们可以判断出充油电气设备产生的故障类型。在热动力学和实践的基础上，推荐改良三比值法作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。将五种气体构成不同的比值，组成编码表，根据不同的编码组成，判断设备的故障类型。
假如气体的比值和以前的不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化上。为了得到仅仅相应于新故障的气体比值，要从最后一次的分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值（尤其是在CO和CO2含量较大的情况下）。在进行比较时要注意在相同的负荷和温度等情况下并在相同的位置取样。
由于溶解气体分析本身存在的试验误差，导致气体比值也存在某些不确定性。对气体浓度高于10 L/L的气体，两次的测试误差不应大于平均值的10%，而在计算气体比值时，误差将提高到20%。当气体浓度低于10 L/L时，误差会更大，使比值的精确度迅速降低。因此在使用比值法判断没备故障性质时，应注意各种可能降低精确度的因素。尤其是对正常值普遍較低的电压互感器、电流互感器和套管，更要注意这种情况。
3.结束语
实践表明，对充油设备油中溶解气体的种类及浓度分析对保证电力系统安全可靠运行有较大的作用，能够提前知道变压器内部是否存在潜伏性故障。在设备不停运的情况下，采用特征气体追踪分析方法监控设备，结合其他电气试验及以往的故障原因进行分析，对比、观察特征气体的变化趋势进行综合检测判断得出结论。当特征气体增长快或含量达到一定值时，说明故障发展迅速，必须立即停止运行查找故障部位，采取措施作出正确处理，确保设备安全稳定运行。
参考文献：
1、GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》
作者简介：
吕刚（1977.08---），男， 内蒙古人，本科，工程师，重庆大学 现就职于贵阳超高压局
作者简介：
贺吉维（1971.08---），男，汉族， 湖南郴州人，大本，助理经济师，湖南师范
邮寄地址：广东佛山市南海区桂城街道深海路17号瀚天科技城3号楼1号门2楼，广东冠能电力科技发展公司，邮编：528200