电力变压器绝缘系统的色谱诊断法
变压器绝缘老化的检测
变压器绝缘老化的检测变压器固体绝缘是由含纤维的物质组成，老化后生成CO和CO2以及糠醛，因此可借助测量CO和CO2以及糠醛的含量和绝缘纸聚合度来诊断变压器绝缘老化的缺陷，通过产气速率的测试，来判断绝缘老化的程度。
1、利用液相色谱法测量油中糠醛的含量判断绝缘的老化程度测量油中糠醛浓度（C4H3OCHO即呋喃甲醛），这是因为绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。
而纤维素大分子是由D——葡萄糖基单体聚合而成。
当绝缘纸出现老化时，纤维素历经如下化学变化：D——葡萄糖的聚合物由于受热、水解和氧化而解聚，生成D——葡萄糖单糖，而这种单糖又很不稳定，容易水解，最后产生一系列氧环化合物。
糠醛是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要的氧环化合物。
它溶解在变压器的绝缘油中。
当绝缘的纤维素受高温、水分、氧气等作用后将裂解，糠醛便成了绝缘纸因降解形成的一种主要特征液体。
1）判断依据。
利用高效液相色谱分析技术测定中油中糠醛含量，可发现下列故障情况：⑴已知内部存在故障时判断是否涉及固体绝缘；⑵是否存在引起绕组绝缘局部老化的低温过热；⑶判断运行年久变压器的绝缘老化程度。
2）检测糠醛含量的特点。
油中糠醛分析时，可以结合油中CO和CO2含量分析以综合诊断其内部是否存在固体绝缘局部过热故障。
《规程》建议在以下情况检测油中糠醛含量：⑴油中气体总烃超标或CO、CO2过高；⑵500kV变压器和电抗器及150MV A以上升压变压器投运2~3后；⑶需了解绝缘老化情况。
3）判断绝缘纸的老化程度的优点：用高效液相色谱分析仪测出其含量，根据浓度的大小判断绝缘纸的老化程度，并根据糠醛产生速率可进一步推断其老化速率以及剩余寿命。
糠醛分析的优点是：⑴取样方便，用油量少，一般只需油样十至十几mL。
⑵变压器不需停电。
⑶取样不需特别的容器，保存方便。
⑷糠醛为高沸点液态产物，不易挥发损失。
4）检测糠醛含量的要求。
根据DL / T596——1996电力设备预防性试验规程对油中糠醛含量的要求，在必要时应予以检测。
最新电力变压器绝缘油色谱法检测指南
标题：绝缘油色谱新指南昔有电变压器，为用甚广，其效之良窳，系于绝缘油之质。
绝缘油若失其本性，电器便生瑕疵，甚至祸及人畜。
故检测绝缘油之法，不可不谨。
今述绝缘油色谱法检测指南，以备参考。
先观色谱法，乃是一种剖析绝缘油中混杂物之艺，以色相分，可知油中何物。
此法之妙，在于能预先诊断变压器内之潜在疾患，防患未然。
且说操作此法，需准备样本。
取油时，务须洁净器皿，勿令尘埃异污入油中。
采样已毕，以专用器盛之，细密封存。
次之，设定色谱仪。
色谱仪者，分离与检测之关键也。
启机前，须确保仪器调校妥当，温湿度合宜。
参数设定，应依循最新指南之推举。
遂进行检测，先将样本注于色谱仪中，激发而分离之。
记录色谱图谱，以此分析油中所含烃类、气体及其他杂质。
色谱图谱乃是一门大学问。
峰之高低，面积之大小，皆有所指。
例如氢气、甲烷等小分子气体之存在，或提示变压器内部有放电现象；而较大分子如乙烯、丙烷等，则可能预示油料老化或过热。
判读图谱，不可草率。
需对照标准图谱，细致比对，结合变压器运行状况，逐一解析。
若发现异常，应立即进一步诊断，查明原因。
此外，检测后须清洁仪器，保持其精良性能。
残留杂质或影响后续检测结果，切莫轻视。
注意事项亦不可忽略。
检测过程中，应避免震动与温度波动，以免造成误差。
又如样本存放过久，亦会影响准确性，宜尽快检测。
绝缘油色谱法虽好，但非万能。
有时还需辅以其他检测手段，如物理化学测试等，方能全面评估变压器之健康状况。
最后，记检测结果，归档备查。
数据之对比，有助于掌握变压器运行趋势，预防未来故障。
综上所述，绝缘油色谱法为变压器维护之重要手段，其指南之更新，反映了科技进步与行业经验积累。
遵循最新指南，可保变压器平安无事，延长使用寿命。
吾辈从事电力工作者，当熟读指南，精益求精，方能使电力系统稳定可靠，不负众望。
如此，方能确保百姓用电无忧，促进世界和谐发展。
电力变压器的油色谱分析
电力变压器的油色谱分析目前，在变压器的故障诊断中，单靠电气试验的方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，而通过变压器中气体的油中色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效，这已为大量故障诊断的实践所证明。
油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度的变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度的升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2。
这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系。
而局部过热、电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因。
变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体（主要包括氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体）。
当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会逐渐增加。
对应这些故障所增加含量的气体成分见表5-9。
表5-9 不同绝缘故障气体成分的变化（1）分析气体产生的原因及变化。
（2）判断有无故障及故障类型。
如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。
（3）判断故障的状况。
如热点温度、故障回路严重程度及发展趋势等。
（4）提出相应的处理措施。
如能否继续进行，以及运行期间的技术安全措施和监视手段，或是否需要吊心检修等。
若需加强监视，则应缩短下次试验的周期。
这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升至绝缘油表面，并进入气体继电器。
经验表明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。
因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性有非常重要的意义和现实成效，在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，已将变压器油的气体色谱分析放到了首要位置，并通过近些年来的普遍推广应用和经验积累取得了显著的成效。
通过变压器油色谱分析对其故障进行诊断
通过变压器油色谱分析对其故障进行诊断摘要:电力变压器是电力系统中最关键的设备之一,因此,对运行中的变压器等充油设备内部故障进行在线监测极其重要。
经长期的实践证明,在所有绝缘监督手段中,油中溶解气体气相色谱分析诊断变压器等充油电气设备故障是最有效最灵敏的方法。
通过色谱分析结果中的特征气体,来判断设备内部可能存在的故障类型,结合其它电气试验和设备运行工况进一步确定故障部位、产生的原因,可以使得检修工作有的放矢。
关键词:电力变压器变压器油色谱分析故障1 绝缘材料的化学组成及故障气体产生的特征和机理气相色谱诊断技术的主要依据是绝缘油中溶解的气体,而溶解的气体是由油和绝缘纸板受电、热作用分解而来的。
变压器内产生的气体可分为“故障气体”和正常气体”。
正常气体是变压器在正常运行时产生气体;故障气体则为变压器发生故障时产生的气体。
1.1 正常气体产生的原因和特征变压器和油在未投运前,虽然干燥、脱气,但仍有残留气体。
开放式或密封不严的变压器,在运行中也会有空气溶入油中。
长期运行的变压器中,绝缘材料将逐步老化并放出CO2、CO、H2和少量的烃类气体等。
这些气体首先溶入油中,达到饱和后便从油中析出。
另外,在变压器油箱或辅助设备上进行补焊时,箱壁残油受热分解会产生气体。
变压器之前发生故障时也会产生气体,即使油已脱气,但仍有少量被纤维材料吸附并渐渐释放于油中,如果忽略这点会造成误判断。
1.2 故障气体产生原因和特征1.2.1 绝缘物的热分解当变压器内部发生各种过热性故障时,由于局部温度较高,可导致热点附近的绝缘物发生热分解并析出气体。
各种烃类和H2的含量也逐步增加(见表1)。
实验表明,随着热解温度升高,热解气体中各组分出现的顺序为:烷烃→烯烃→炔烃。
受热时间越长,气体的相对量愈大。
变压器内的油浸绝缘纸在空气中开始热解时产生的主要气体是CO2,随温度升高,产生CO越来越多,所以CO/CO2值升高,直至800 ℃左右可高达2.5。
利用色谱分析诊断变压器内部存在故障
利用色谱分析诊断变压器内部存在故障摘要：运用色谱分析技术判断变压器故障，本文根据变压器油产生的气体组分及比值来判断变压器故障类型及故障点。
由油气体的总烃值对该变压器的故障类型及故障点进行判断，诊断了变压器内部潜伏性的故障，证实了色谱分析预测、判断变压器故障的有效性。
关键词：变压器油气体色谱分析诊断引言目前，国内电力系统使用的大型变压器多为油浸式变压器，其内部变压器油和固体绝缘材料由于受电场、热、湿度、氧等因素的影响，会逐渐老化、分解，产生少量的氢、低分子烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等气体，且大部分溶解在油中。
当变压器内部存在潜伏性故障或故障加剧时，油中溶解气体数量会相应增加，最终造成瓦斯保护动作。
显然，故障气体的组成、含量和产气速率是诊断变压器故障存在、发展以及故障性质的重要依据，通过分析溶解于绝缘油中各种气体的组分和含量，能发现变压器内部存在的局部过热或局部放电等潜伏性故障，为作出变压器的故障判断提供可靠的依据。
1.变压器油色谱分析的方法将变压器油中逸出的气体尽快转移到储气瓶中，并尽快分析。
分析对象为CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2及H2等7种气体。
通常总烃包括CH4（称C1）和C2H6、C2H4、C2H2（此3气体称C2）4种气体的总和；在各电压等级下，Φ1（C1+ C2）和Φ2（H2）在正常情况下的均值为150×10-6；Φ3（C2H2）在正常情况下，当电压大于等于330KV或小于220KV时，其值分别为1×10-65×10-6。
当运行变压器油中总烃气体的体积分数超过150×10-6；或乙炔气体的体积分数超过5×10-6或氢气的体积分数超过150×10-6时，应引起注意，但并不说明此时变压器肯定有故障。
2.变压器故障状态的判断2.1.1.特征气体法判断：当判断变压器内部可能存在潜伏性故障时，故障下产气的特征是诊断故障性质的又一个依据，可据此初步判断故障的性质。
利用油色谱分析诊断变压器故障
、
障
，
测 量 直 流 电 阻 有 较 高 的灵 敏 度
2
．
构 品 种 的 多样 化
电
况
，
原 主 要 依 靠 定 期 停 电后 进 行 绝 缘 预
。
2
油 中溶 解 气 体 分 析 法
，
防性试 验 的方 法 已 显 得 很 不 适 应
，
不但试验 时需要停
，
目前
在 变压 器 故 障诊 断 中
，
单靠 电气 试 验 方法
。
这 是 因 为直 流 电阻 及 其 不 平 衡 率对 综 合 判 断 变 压
。
对 电 力 设 备 的 安 全 运 行 发 挥 了重 要 作 用
、
器 绕 组 的故 障 具 有 重 要 意 义
当 导 电 回路 局 部 过 热 故
。
随 着 电力 设 备 运 行 电 压 的 提 高
单 台 容 量 的增 大
对 发现
变 压 器 内部 某 些 潜 伏 性 故 障 及 其 发 展 程 度 的 早 期 诊 断
2
2
．
电力变 压 器 故障 诊 断 的方 法
1
非 常 灵 敏而 有 效
，
这 已 为 故 障诊 断 的 实 践 所 证 明
一
。
．
电 力变 压 器 预 防 性 试 验 简 介
局 部 放 电测 量
、
油 色 谱 分 析 的原 理 是 基 于 任 何 体 的产 生 速 率 随 温 度 而 变 化
，
更 重 要 的 是 原有 停 电后 的试 验 内容 及 方 法
不少
往 往 很 难 发 现 某 些 局 部 故 障和 发 热 缺 陷
而 通 过变压
变压器故障油色谱分析方法探析
蓄 电池 是 起维 护作 用 。
２３ ． 新 旧 电 池 组 不 能 混 用
生不 正常 的 升温 。
３３ 充 分 利 用 先 进 可 靠 设 备 ．
在 设 计 备用 电源 蓄 电池 容量 时要 考 虑 主 设备 的扩 容 情 况 ， 新 全 隐 患存在 。２ ０ 年广 东 发生 了由于在 不 同时 间投 入蓄 电池 组 在 ００ 送 负荷 时 由于 老化 程度 不 同造 成相 继跳 闸 的 电源 事 故 。
人 员 采取 对 应措 施提 供 重 要依 据 ， 防止 安 全 隐患 的进 一 步扩 大 ， 确 保变 压 器安 全稳 定 的运 行 。Ｄ Ａ气 相 色谱 法进 行变 压 器运 行工 况 Ｇ
态进 行 静 态监 视 。试 验人 员 需要 在 实验 室 对变 压 器油 采样 样 品进 行 离线 式分 析 ， 并从 获得 的各 种 数据 依靠 人工 经验 进 行判 断 。随着 智 能 电 网建设 步伐 的进 一步 加 快 ， 电力 系 统结 构和 规 模 日趋 扩大 ， 为确 保 电力变 压器 及 其他 充 油 电气 设备 具 有较 高 安全 可 靠运 行 水
［ 考文献 ］ 参 ［］ 中华人民共和国 电力行业标准． 电力系统蓄 电池 直流电源装 置运 １
行 与 维 护 技 术 规 程 ［］ 栗 红 兴 ； 维 护 铅 酸 蓄 电池 的 维 护 ［］ 职 业 技 术 ，０ ３ １ ２ 免 Ｊ． ２ ０ （）
３ 蓄 电 池 管 理 和 维 护 的 改 进 措 施
而有效 提高了电力变压器故障检修效率 ， 并采取 有效措施排除变压器故 障。 关键词 ： 电力变压器； 气相色谱法 （ Ａ） 三 比值 ； ＤＧ ； 中温 过热故障
Ｏ 引 言 电力 变压 器 在运 行 过程 中 ， 由于受 到 内部 过热 、 外部 出 口短 路
电力变压器的光声光谱油色谱在线监测
摘要：本文介绍了电力变压器光声光谱和油色谱两种在线监测技术原理,并介绍了这两种在线监测技术相关的诊断方法,关键词：变压器油色谱光声光谱在线监测0引言变压器是电网系统的核心设备之一,它的运行状态对系统安全具有重要影响;随着对变压器运行维护要求的不断提高,变压器故障在线诊断技术的研究工作得到了越来越多的关注;近年来,随着电力变压器在线监测技术得到迅速发展,加上计算机技术和通信技术使得电力变压器检测数据可以及时的处理与传输,并得到实时的运行状态数据,令在线监测技术成功应用于实际的工程中去;然而,由于检测技术尚有一定的局限性,以及电力变压器内部故障存在的复杂性,当前应用中的在线监测系统的可靠性和稳定性仍显不足;本文着重分析了电力变压器的光声光谱和油色谱在线监测技术,阐述了两种技术的原理,以及相应的诊断方法等;1两种在线监测技术原理变压器是电力系统中的重要设备之一 ,其安全运行状态直接关系到系统的安全稳定;油浸电力变压器在正常运行中和发生故障后,在热、电的作用下,其绝缘油及有机绝缘材料会分解出H2,CH4,C2H6,C2H4,C2H2,CO和CO2等气体,这些气体可用于判断故障类型及故障部位;对特定油中溶解气体进行定性定量分析,可以直观、高效地预判出电力变压器的潜伏故障;1.1电力变压器光声光谱在线监测原理1.1.1光声光谱技术光声光谱Photo-acoustic spectrometry 技术是基于光声效应来检测吸收物体积分数的一种光谱技术;该技术的优势为：①可实现非接触性检测,对气体无消耗；②无需分离气体,不同气体的成分和含量可直接通过光谱分析确定；③各器件的性能稳定,可实现在长期使用中免维护；④能够对气体吸收光能的大小进行直接测量,且比傅里叶红外光谱技术灵敏度更高；⑤测量的精度高,范围广,同时检测速度快,具有重复性和再现性;一般情况下,多数气体分子的无辐射跃迁主要处于红外波段,因而光声光谱技术对气体的定性定量分析,是通过对气体对相应于特征吸收峰的特定波长红外光的吸收量的测量来实现的;1.1.2光声光谱应用于油中溶解气体检测在特定波长红外光的照射下,气体分子由基态跃迁至激发态,由于处于激发态的分子与处于基态的分子相互碰撞,经过无辐射弛豫过程,气体吸收的光能转变为分子间的动能,进而增强分子间的碰撞,造成气体温度的升高;在气体体积一定的条件下,气体压力随着温度的升高而增大;如果对光源的频率进行调制,分子动能便会随调制频率发生同样的周期性变化,从而引发气体温度和压强也随之周期性变化;在此过程中会产生周期性变化的压力波,可以利用微音器对其进行感应,并以电信号的模式输出;气体无辐射弛豫传能过程所需时间决定于气体各组成部分的化学和物理性质;气体分子由激发态的振动动能经无辐射弛豫转变为分子碰撞的平动动能的时间,远小于光的调制周期,所以一般不考虑传能过程所用的时间;此时,光的调制相位即为光声信号的相位,光声信号强度同气体的体积分数及光的强度成正比;当光的强度一定,气体的体积分数可由分析光声信号的强度得出;在故障气体的分子红外吸收光谱中图1,有不同化合物分子特征谱线交叠重合的现象,因此应选择相对独立的特征频谱区域,从而避免检测过程中不同气体间发生干扰,以满足检测要求;图1 故障气体分子红外吸收光谱图1.1.3在线监测单元工作原理图2演示了光声光谱技术应用于在线监测装置中的原理;通过抛物面反射镜将光源聚焦,形成入射光;入射光的频率通过转动速率恒定的调制盘后,其频率得到调制,然后由一组滤光片进行分光,只有某一特定波长可以通过,滤光片的允许通过波长,同光声室内某特定气体的吸收波长相对应;波长经过调制后的红外线,在声光室内对某特定气体分子,以调制频率进行反复激发;气体分子被激发后,以辐射或非辐射的方式回到基态;就非辐射驰豫过程而言,分子动能体系能量转化结果为分子动能,从而导致局部气体温度升高,在密闭光声室内引发周期性机械压力波,随后由微音器对其进行检测;在此原理过程中,调制频率确定了光吸收激发的声波的频率,可吸收该窄带光谱的特征气体的体积分数体现于声波的强度,因此,通过明确气体体积与声波强度的定量关系,就可以得出气池中各气体准确的体积分数;在上述过程中,通过更换不同滤光片,就可以明确光声室内气体的种类以及相应的体积份数;图2 光声光谱在线监测装置原理简图1.2电力变压器油色谱在线监测原理分析电力变压器绝缘油中溶解气体的组分含量,是大型变压器故障诊断的最有效的方法之一;传统的实验室油色谱分析有周期长、从取样到运送测量环节多等缺点,而在线监测技术很好地弥补了这个缺点,能够在线持续地测量变压器油中的气体情况、长期储存测量结果、提供变压器某一时间段的油中气体的趋势,对于及时发现变压器潜伏性故障,避免发生电力系统重大事故有重要作用;目前,国内外生产的变压器油色谱在线监测设备大体分为2类：一种是监测某种单独气体或以某种气体为主的几种气体综合浓度的单组分油色谱在线监测设备；一种是测量油中多种气体的多组分油色谱在线监测设备;1.2.1色谱简介色谱是一种分离技术,当这种分离技术应用于分析化学领域中,就是色谱分析;它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动的,叫做固定相；另一相则是推动混合物流过固定相的流体,叫做流动相;当流动相中所含有的混合物经过固定相时,就会与固定相发生相互作用;由于各组分在性质与结构上的不同,相互作用的大小强弱也有差异;因此在同一推动力的作用下不同组分在固定相中的滞留时间有长有短,从而按先后不同的次序从固定相中流出;这种借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术,称为色谱分离技术或色谱法;色谱法有许多化学分析法无可与之比拟的优点：1 选择性好,分离效能高;2 速度快;用几分钟或几十分钟就可完成一项含有几个或几十个组分的样品分析；3 样品用量少;对气体样品一般只须 1～3ml 甚至更少,即可完成一个全分析；4 灵敏度高;通常样品中有十万分之几或百万分之几的杂质也能很容易地鉴别出来；5 适用范围广;作为色谱流动相的有气体或液体;当用液体为流动相时,称为液相色谱：当用气体为流动相时,称为气相色谱;对色谱固定相而言,也有两种状态：即固体吸附剂和在固体担体上载有液体的固定相;综合两相的状态,可把色谱进一步分为四类：气固色谱、气液色谱、液液色谱、液固色谱;1.1.1气相色谱法气相色谱法是目前多组分在线监测设备中最常用的气体检测方法,也是目前发展最为成熟的方法;它与实验室油色谱原理相同,通过色谱柱中的固定相对不同气体组分的亲和力不同,在载气推动下,经过充分的交换,不同组分得到了分离；分离后的气体通过检测转换成电信号,经A/D采集后获得气体组分的色谱出峰图,根据组分峰高或面积进行浓度定量;目前常用的经分离的混合气体进行气体含量检测的传感器主要有热导式传感器TCD、氢焰离子化传感器FID和半导体传感器等;在这几种传感器中,FID传感器由于需要氢气作为载气,在线设备安装现场条件很难满足,故很少采用;因此,目前在线监测设备较常采用的是TCD和半导体传感器;在TCD传感器和半导体传感器中,TCD传感器测量精度较半导体传感器低,但测量的线性度却比半导体传感器好,检测速度也较半导体传感器快;2两种在线监测技术诊断方法1.1光声光谱在线监测诊断方法1.1.1基于光声光谱法的变压器在线检测系统的结构设计根据光声光谱法的检测原理,基于光声光谱法的变压器在线监测系统主要由油气分离模块,光声模块,信号处理模块,油路及气路系统,PLC 控制模块,计算机通信及故障诊断模块等构成;文献3给出了4种设计方案;这四套系统具有共同的运作流程,即首先从变压器中提取少量油样,流入到油气分离室内,然后经过油气分离室的油气分离处理后将分离出来的气体导入到光声腔内,同时在气体循环泵的循环抽动下,使得故障气体在光声腔与油气分离室间循环流动,同时用微音器监测故障气体里的各种气体成分的含量,微音器检测到的信号首先经过差分放大处理后然后再输入到锁相放大器里进行锁相放大,从噪声中提取出微弱的有用信号,然后将信号经过数据采集卡输入到计算机中去,进一步对故障的类型进行诊断;四套系统的区分就在光声模块的不同;图3 结构设计图方案一在线式应用如图3a所示,其光声模块图中虚线框的主要特征在于,一个波长覆盖 1-20μm 的带球面反射镜的红外光源,6 个滤光片的特征波长分别为对应变压器油中溶解的 6 中故障气体的特征吸收波长,即μm,μm,μm,μm,μm,μm;将他们分别嵌套在一个滤光盘上,这个光盘的中轴将与一台步进电机相连接,并且可以在步进电机的带动下旋转,而机械斩波器在另一台步进电机的驱动下工作;光声腔则采用差分式的,各个部件的连接方式如图所示;基本工作原理为：红外光源发出的红外光,首先经过滤光片滤光,选出与某种故障气体成分相对应的红外光,然后在机械斩光器的调制作用下将连续的红外光变为断续的红外光,经过透镜将红外光会聚成更小的光斑,然后射入到光声腔的谐振管内,整个装置涉及到的机械结构偏多,控制较复杂,引入的干扰也更多,体积也偏大,但是由于其成本低廉,技术相对成熟,从而成为目前现有光声光谱技术应用的首选;方案二如图3b所示,调制采用电源直接调制,即设计一个频率脉冲发生器,然后在该频率脉冲电源的作用下使得光源与直流电源不断地接通与关断,从而实现红外光源的脉冲调制;但是,滤光片还是不可省去,仍然需要将红外光源经过滤光片分光,并提取出所需波长的红外光,经透镜聚集后射入到光声腔的谐振管中;由于这个光源独特的工作特性,导致可以采用直接的电源调制光信号,从而可以让我们省去机械斩波器的设计,一方面可以减少机械振动噪声的干扰,另一方面使得控制更加简单,只需要设计对应的一个频率发生器即可,控制精度相对有了进一步的提高,成本又可以降低一些;然而,这种方案所存在的问题是：首先由于光源自身特性所决定的,在这种工作方式下,光源的调制频率不能太高,不超过 100Hz,由于该型号光源的调制深度随着电源调制频率的增加而衰减;而且,这种调制方式下,红外光源的寿命相对较短,从而造成整套故障检测系统的寿命的缩短;方案三如图3c所示,采用可调谐级联反馈式二极管激光器,此时,我们则可以将上述方案中的单一红外光源替换为对应 6 个不同波长的二极管激光器,这样就省去了机械斩光器和滤光片,机械结构从而大大简化;将 6 个激光器固定在一起,然后将它们与光纤准直器相连,通过光纤准直器,可以将各个二极管激光器所发出的红外光准直到光声腔中;调制则采用电源直接调制,并且专门设计时序切换开关,在 6 个管子之间切换;由于省去了机械斩光器和滤光片的机械结构,一方面大大缩小了光声模块的体积,另一方面大大抑制了机械噪声的干扰,同时由于二极管激光器的高单色性等优良特征,使得检测精度也得到了进一步的提高;然而唯一的不足是：成本相对较高,由于目前激光器的价格很昂贵,从而导致整套设备下来的成本的提高,但是它的优良特性必然是今后光声光谱设备发展的趋势;方案四如图3d所示,是基于微机械化MEMS光声传感器和近红外激光二极管的在线式电力变压器故障监测系统;前三种方案中的光声传感器的体积相对第四种 MEMS 光声传感器都比较大;半导体微机械技术的快速发展,为光声传感器的设计指引了方向,那就是 MEMS 化;采用 MEMS 化的光声传感器可以批量生产,降低成本,同时由于其更小的体积,更有利于提高检测精度,同时采用 MEMS 化,我们甚至可以将红外激光光源,微音器以及光声腔三者有机结合在一起;美国麻省理工采用半导体激光器作为红外光源,通过微机械技术加工制成微型光声腔,同时实现了对微量气体成分的检测,检测灵敏度可达 10ppm.同时制作了金属黄铜腔体,并且利用实验数据比较分析了两者的优缺点;具体结构如图所示;具体结构设计为,去掉机械斩光器,去掉滤光片,去掉激光合束器,将每一个 MEMS 光声腔都镶嵌一个对应波长的红外激光二极管,并且将二者集成化;将混合气体依次通入每个 MEMS 光声腔,从而完成各种气体浓度含量的实时监测;由于,明显少去了复杂的机械调制措施,光声模块整体的体积和重量也大大减小,更方便于安装和应用;1.1.2油气分离装置图4 油气分离装置结构示意图文献3给出了一种油气分离装置的结构示意图;该油气分离装置的基本工作过程为：①抽真空：首先,关闭注油阀,关闭回油阀和回油泵,开启气体止回阀1,2,同时关闭电磁阀1,开启电磁阀2,同时启动真空泵,开始抽取气体排出到外界空气中去,形成一个负压的环境;②注油：关闭回油泵和回油止回阀以及气体止回阀,开启注油阀,向油气分离室中注油,同时经过流量控制器进行计量,当注入的油量达到一定量时,关闭注油电磁阀,作为油位高度的后备保护,我们还在油气分离室 1/3 高度处设置有油位液面传感器,当油位高度达到这个高度时,将触发传感器,强制关闭注油电磁阀,停止注油;③振荡脱气：启动超声振荡器,气体止回阀1,2,开启电磁阀1,关闭电磁阀2,启动真空泵用作气体循环泵,同时将脱好的气体输入到被检测光声腔内;④回油：当脱气检测完毕时,关闭气体止回阀1,2,关闭真空泵,关闭超声换能器,开启回油阀,开启回油泵,将已经脱气完毕的油注回到变压器中去;回油完毕后,就相当于一次脱气过程完毕;质量控制阀,可以控制气体的流量速度,为了更好的满足光声腔对该气体的检测效果,一般将气流速度限制为 20ml/min;1.1.3光声池的设计4光声光谱检测系统中,光声池作为光声信号的信号源,是系统中最为关键的部分,其特性很大程度上决定了系统的分辨力、信噪比和检测极限等关键性能;不同形式的光声池具有不同的特点;①非谐振气体光声池如果入射光均匀的分布于整个光声腔中,调制频率ω低于腔体的最低阶的简正频率时,光声池就工作在非谐振状态,这时池内的光声信号几乎是同相的;非谐振式气体光声池结构简单,体积较小,调制频率低,在仪器小型化时具有自己的优势,但信噪比较低,且不能对流动状态的试样进行检测;②谐振气体光声池当入射光的调制频率ω正好等于光声腔的某一谐振频率时,光声池工作在此谐振模式;谐振式光声池的原理是声波在腔体中传输,通过调制光源照射频率使其与声波在腔室中传播的本征频率重合形成共振,这样可以将光声信号进行共振放大;在谐振光声池中,对声波进行放大可以采用两种方式;一种是基于赫姆霍兹Helmholtz共振原理,使用共振腔放大光声效应激发出的声波；基于Helmholtz共振原理设计的光声池称为Helmholtz光声池,它一般由一根细长圆柱形管道连接两个不同体积的空腔组成;Helmholtz光声池工作时,光束透过下端空腔端面的窗口片入射到空腔中,以激发起光声效应,而微音器则安装于上端空腔,以检测气体的压力变化;Helmholtz光声池的主要优点是,只要简单地改变管道的面积和长度,共振频率便有相当大的变化,适当地设计管道的大小,即可获得总气体体积较小而 Q 值相当高Q~100的共振条件;但是由于管道中气体振子的摆动幅度很小,Helmholtz光声池对光声信号的放大能力有限;另一种放大声波的方式是：通过合理设计光声池,使光声效应产生的声波在光声池中形成驻波,利用驻波放大作用使光声信号得到共振增强,在此称这类光声池为空腔式光声池;空腔式共振光声池具有以下优点：1光声池的共振频率一般在1kHz以上,因此,随着光声池共振频率的升高,系统的低频噪声将显着降低；2声场在光声池中呈简正模式分布,因而可以将气体的进出口设置在声波波节处,以减弱气体流动对声场的干扰,这就解决了非共振光声池不能检测流动气体的问题；3利用光强分布I r ,ω和简正模式Pjr之间的耦合关系,可以增强光声信号并抑制噪声信号,从而提高系统的信噪比;1.1.4锁相放大器图5锁相放大器结构示意图锁相放大器的基本结构如图所示,包括信号通道、参考通道、相敏检测器phase-sensitive detection, PSD和低通滤波器Low-pass filter,LPF等;信号通道由低噪声前置放大器、各种特性的无源或有源滤波器、宽带放大器等部分组成；它的作用是对调制正弦信号输入进行交流放大,将微弱信号放大到足以推动相敏检测器工作的电平,并且滤除部分干扰和噪声,以提高相敏检测的动态范围;参考通道是锁相放大器区别于一般放大器的一个重要组成部分,它的主要作用是对参考输入进行放大或衰减,为相敏检测器提取被测信号的频率特征提供一个适合幅度的与被测信号频率相关同步的信号;参考输入一般是等幅正弦信号或方波开关信号,它可以是从外部输入的某种周期信号,也可以是系统内原来用于调制的载波信号或用于斩波的信号;相敏检测器又称相关解调器,它是锁相放大器的核心单元;相敏检测器是基于互相关检测原理,利用噪声信号与周期信号不存在相关性的特点,通过直接计算待检信号与参考信号在零点的相关值的方法来抑制噪声并提取有效信号;在原理上,相敏检测器相当于一个乘法器和积分器的组合;低通滤波器的主要作用是改善锁相放大器的信噪比,其时间常数RC 越大,锁相放大器的通频带宽越窄,抑制噪声的能力越强;1.2油色谱分析诊断方法1.2.1油色谱法在线监测系统基本结构图6油色谱法在线监测系统结构示意图系统的基本工作原理是：油气分离单元安装在变压器放油阀上,油中的故障气体通过透气膜进入气室;载气把气室中的故障气体吹入色谱仪中进行检测,气体检测器输出模拟信号；数据采集板把模拟信号变成数字信号,进行处理后,把数字量传送给工作站中的在线监测信息系统；在线监测信息系统对数据作进一步的运算,并根据处理结果进行故障诊断;1.2.2电力变压器油色谱分析诊断方法电力变压器油色谱分析诊断方法主要有三比值法、气体组分分析法、TD 法、四比值法、模糊理论法、神经网络法和专家系统法等5;1.2.2.1气体组分谱图法该种方法实质是一种直观的表现形式;将变压器每次的油色谱数据分别画在直角坐标系上;纵坐标表示各种气体的浓度比或浓度百分比,横坐标表示气体组分;利用这个图形,有助于确定故障类别;图7气体图形法故障例图1.2.2.2TD图法这种方法是基于三比值编码;当变压器内部存在高温过热和放电性故障时,绝大部分的C2H4/ C2H6>3,则选择三比值中的其余两项构成直角坐标系,以CH4/H2作为纵坐标,C2H2/ C2H4作为横坐标,形成TD分析判断图;该方法主要用于判断是过热故障还是放电故障;图8 一台 220kV 变压器油色谱分析结果的 TD 图1.2.2.3总烃安伏曲线法本方法仅仅适用于过热故障;按变电运行日志提供的电流、电压数据,得到每日变压器电源电压、电流的平均值,再加上每日的总烃含量为纵坐标,日期为横坐标,三条曲线进行分析判断,可以得出过热故障发生在导电回路还是非导电回路;判断依据为：1、取油样较为密集时,当 C1+C2 曲线的变化形式与电压曲线的相近时,为磁路故障；与电流曲线相近时,为电路故障,其中甲烷简写为 C1、乙烷、乙烯、乙炔简写为 C2；2、若电压升高,C1+C2 上升速度加快,电压降低,C1+C2 上升或下降速度变缓此时与电流关系不大,则为磁路故障；3、若电流增大,C1+C2 上升速度加快,电流降低,C1+C2 上升或下降速度变缓此时与电压关系不大,则为电路故障；4、特别注意电压与电流变压趋势差别比较大时,C1+C2 的变化;这是判断的关键,在发生此类情况时,进行重新取油样进行离线试验;在使用过程中,也有一定的注意事项：1、故障点可能出现缓慢发展,且受产气规律、油运行方式的影响,色谱试验存在一定的误差；2、取样不少于 3 次；3、精确计算平均值,作图时要尽量将单位长度线段取长,便于比较；4、此方法仅适用于过热型主变本体故障回路的判断；5、适用该方法进行故障判断后,还要进一步进行电气试验;1.2.2.4四比值法四比值法是将五种特征气体两两相除,得到四个数据编码,编码与判断结果如下：图9四比值法编码表。
电力变压器绝缘油的气体色谱分析知识讲解
3. 色谱仪的其他组件与配置设备
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1.3.1 检测器
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度 转变为电信号的装置
① 气相色谱检测器分类 ② 常用检测器的检测原理和特点 ③ 检测器的主要性能指标
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气相色谱检测器分类
检测器是将流出色谱柱的被测组分的浓度或质量 转换成电信号的装置。检测器的种类多达数十种。 根据检测原理的不同，分为两类：
测量电路通过时 R1*R参比=R2*R测量
载气+组分 R1*R参比≠R2*R测量
测量依据：利用载气与组分热导系数的差异进行测量
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检测器>>1.热导池检测器(TCD)
TCD的使用：灵敏度的主要影响因素有：①桥电流；②
载气；③热敏元件电阻与温度系数；④池体温度；⑤几 何因子。 注意事项：采用N2作载气时，桥电流要小。开机时，先 通载气再通桥流；关机时，先关桥流再关载气。 特点：浓度型检测器。 优点：①通用型，应用广泛；②结构简单；③稳定性好； ④线性范围宽；⑤不破坏组分，可收集制备。 缺点：与其他检测器比灵敏度稍低(因大多数组分与载气 热导率差别不大)。 应用：溶剂、一般气体、惰性气体的测定。
这种以组分的浓度变化（信号）作为纵坐标，以流出时间（或 相应流出物的体积）作为横坐标，所给出的曲线称为色谱流出 曲线，它是进行成分定性分析和定量分析的依据。
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色谱峰的形状
由于色谱柱中存在 着分子扩散和传质阻力 等原因，使得所记录的 色谱峰并不是以一条矩 形的谱带出现，而是一 条接近高斯分布曲线的 色谱峰。
电力变压器绝缘油的气体色谱分析 知识讲解
色谱分析法在电力变压器故障中的应用
色谱分析在变压器故障诊断中的应用
［ 收稿 日期］２ １—３ｉ ０ ００ 一０ ［ 作者简 介］耿红霞 （９ ９ ） 女 ， １ ６ 一 ， 山东东营人 。 利油田胜 利电厂技 工。 胜
２ ２
耿 红 霞 ： 谱 分 析 在 变 压 器 故 障 诊 断 中的 应 用 色
表 １ 不 同 故 障 类 型产 生 的气 体 组 分 故 障类 型
力集 团公司新 版 电力设备 预 防性及 交接试 验 规程将
绝 缘油 色谱分 析列 为变压 器试 验项 目的第 一项 并做
出 了新 的规定 ， 原来针 对 ５ ０ｋ 设 较 多的一 氧化碳 和二 氧化 碳 。不 同故 障类 型产
生 的气体 组分 见表 １ 。
常运行 温度 不 多 时 ， 生 的气 体 主要 是 甲烷 。随着 产
故 障 温度 的升 高 ， 乙烯 和 乙烷 逐 渐 成 为 主 要 成 分 。 在 温 度 高 于 ｌ ０ ０ ℃ 时 ， 如 在 电 弧 弧 道 温 度 ０ 例 （ ０ ３０ ０℃ 以上 ） 的作 用 下 ， 裂 解 产 生 的 气 体 中含 油 有 较 多的 乙炔 ， 如果 故 障涉及 到 固体绝缘 材料 时 ， 会
［ 关键 词 ］ 变压器； 色谱分析； 三比值法 ［ 中图分类 号］ ＴＭ４ ７ ０ ［ 文献 标 识码］ Ａ ［ 文章编 号１ ６ ３５ ３ （ ０ ０ ０ —０ ２０ １ ７ —９ ５ ２ １ ）２０ ２ —３
各 电压等 级 上 运 行 的 众 多 油浸 式 电力 变 压 器 由于技术 水平 、 造工 艺 质 量 、 行工 况 等 原 因， 制 运 在 运 行状态 下 ， 压器 内部所 充 绝 缘 油 都溶 解 了极 微 变 量的气体 ， 这属 于正 常情况 ， 也难 以避 免 。但 当绝 缘 油 中溶解 的 气 体 急 剧 升 高 或 者 更 确 切 地 说 是 某 种 （ 某几 种 ） 特定 的气 体 含量 急 剧 升 高 时 ， 就预 示 变 那
绝缘油色谱试验方法探讨与浅析
绝缘油色谱试验方法探讨与浅析1裴国利1韩显文1王利2国网蒙东赤峰供电公司内蒙古赤峰市0240001内蒙古龙源蒙东新能源有限公司内蒙古赤峰市0240002摘要：在电网运行过程中，电力变压器的作用在于确保电力传输的可靠度，同时还要保证电力传输的连续不断。
电力变压器日常检测手段较多，变压器油中溶解气体测试是诊断变压器故障最为有效的方法之一。
本文主要探讨电力变压器绝缘油中溶解气体试验方法，如何获得较为准确的试验数据，基于此为电力变压器日常运维提供保障.关键词：电力变压器；色谱仪；自动进样装置一、电力设备绝缘油色谱试验的相关概念目前绝缘油中溶解气体分析采用的气相色谱法，该方法是一种先分离后检测的分析方法，因此对其他分析方法无法分析的极其复杂的多组分样品，可同时获得每—组分的定性定量结果。
这是因为以气体作流动相时，组分在气相中传质速度快与固定相相互作用的次数多。
另外，目前可供选择的固定液种类繁多，不下千种，检测手段齐全、灵敏度高、选择性好，可供选择的商品检测器有十种以上，每一种检测器可以适于检测不同种类的化合物。
概括起来讲气相色谱法具有高效能、高选择性、高灵敏度、分析速度快、样品用量小、定性重复性好、定量精度高、设备简单、易实现自动化及应用范围广等优点。
色谱仪是色谱分析过程中的重要环节，它担负着对样品的分离、检测，同时还对仪器的辅助部分如气路、温度等进行精密控制，它的质量好坏将直接影响分析结果的准确性绝缘油色谱监测系统即色谱仪主要包括载气系统、气路控制系统、进样系统、色谱柱、柱箱、检测器、温度控制系统、数据记录与处理系统等部分。
一、载气系统气源的选择：气源是气相色谱仪载气和辅助气的来源，它通常由气体发生器，空气泵，高压气体钢瓶以及减压阀（氧表）等组成。
气相色谱仪对载气和辅助气的主要要求如下：1、惰性（不与样品或固定相发生化学反应），无腐蚀性，在200℃～400℃内不分解；2、气体的扩散性小，以提高柱效率；3、易得到，并且易纯化；4、能满足检测器要求。
色谱分析法在变压器故障诊断中的应用
高量电 ｌ 能放
低 于 １０ ５ ℃的 热故障
１０ 一 ０ ５℃ ３０
０
０
２
２ 篙磊筹 间的油 銎 耄 妻 的电弧击
一
的局部放 电
１
１
０
同上 ．但 已导
痕迹 或穿孔
固体 绝缘的放 唾
低能量放电
１２ —
１２ —
１２ —
不同电位之 间 油的连续火花 刘 电 ：固体材料 乏 间油的击穿 有 工 频 续 流 电 ：绕组之 间目
般不应 大于表 １中所列 的数值 表 １ 变压器油 中溶解气体含量 限值
科技信 息
０机械 与电子ｏ
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２１年 ０２
第３ 期
色谱分析法在变压器故障诊断中的应用
孙德 光 ， 王 宝成 ｆ 。 南神 火 电力公 司 河 南 永城 ４ ６ ０ ；． 职 业学 院 河 １ ７ ６ ０ ２永城
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１ 变 压 器 常 见 故 障
电力变压器在运行过程 中． 常见的故障和异常现象有 ： １ 变压器在 停运 后送电时 ． ． １ 往往发 现电压不正常 。例如 ， 两相高一 相低或者三相 电压都过高而致使部分用 电设备烧毁 。 １ 高压熔断丝熔断 ． ． ２ 送不上 电。 １ 变压器声音不正常 。 ． ３ ｌ 高压接线柱烧坏 ． ｌ ４ 高压套管有严重破损 。 １ 在正常冷却情况下 ． ． ５ 变压器温度失 常并且不断上升 。 １ 油色变化过甚 ． 内出现炭质 。 ． ６ 油 １ 变 压器发 出噪声 ． ． ７ 从安全 气道 、 油柜 向外喷油 ， 储 油箱及 散热管 变形 、 漏油 、 渗油等日 。
变压器油色谱异常分析及故障判断
变压器油色谱异常分析及故障判断摘要：变压器的突发性事故，大多是由于绝缘劣化与不能及时排除潜伏性故障造成的，变压器正常运行时，内部本身会发生一系列的化学变化。
如绝缘油的分解、本体内部的纸板固体绝缘材料，随着运行年限增长发生老化，在运行电压的作用，绝缘介质在变压器内部产生化学反应，裂解低分子气体溶解在绝缘油中。
更主要的是当变压器运行异常时，会促进这些气体的产生。
依托色谱分析技术，针对油中溶解气体组分含量、产气速率等进行分析，可以准确评估变压器运行状态，诊断异常原因，防患于未然。
本文对变压器绝缘油色谱异常和故障判断展开探讨。
关键词：变压器油；色谱异常；故障判断变压器是电力系统的枢纽设备，保证电网安全运行与变压器的运行状态紧密相关。
因此，提高变压器的运行、维护水平，及时发现电力设备运行隐患并准确判断电力故障是保障电力系统安全、稳定、经济运行的有效手段。
1变压器油色谱分析异常原因1.1 绝缘中存在局部放电当外施电压达到一定强度，变压器固体绝缘会发生放电现象，这种现象只在绝缘结构局部发生，即所谓的绝缘结构局部放电。
这种放电现象，并不能立即对变压器造成巨大损害，是对变压器绝缘结构的一种慢慢侵蚀，当这种侵蚀达到一定程度时，就会产生质变使变压器烧毁。
1.2 导电部件局部过热变压器内部有许多金属部件，这些金属部件接触不良会严重影响变压器散热，即通常所称电阻异常型过热时间。
导电部件局部过热，会增加导电回路尾部电阻，损耗与电阻之间属正比关系，接触电阻与接触压力成反比关系，金属部件之间的接触电阻增大会使接触压力减少，从而增大接触部位的发热量，产生高温，如果这种高温状态一直持续，达到一定程度，往往会使变压器烧毁。
1.3 潜油泵故障潜油泵的主要作用是强迫变压器内的油进行冷热交替循环，潜油泵的油流主要通过油流继电器进行监视。
潜油泵用在强油循环变压器，油流继电器对潜油泵工作情况进行监视，强油循环冷却是大型变压器大多采用的冷却方式，潜油泵出现故障，变压器内油就不能完成有效循环，影响散热，造成过热故障，影响变压器主绝缘寿命。
变压器油气相色谱分析与故障判断
变压器油气相色谱分析与故障判断摘要：电力是国家的主要能源之一，为国家经济发展做出巨大的贡献，各界对电力系统提出了更高的要求。
作为电力系统的重要组成部分，电力变压器在整个系统的运行中起着至关重要的作用。
变压器的健康稳定运行可以为电力系统的安全提供良好的基础。
变压器在电力系统中占有重要地位。
它的作用是调节电压和电流，然后输出。
它是在传输电能时充分利用电磁感应的关键电气设备。
关键词：变压器；油气相色谱；故障判断引言变压器运行过程中，其油中会产生气体成分，可通过分析其气体成分、含量及产气率判断变压器绝缘老化状态，为电力部门更好维护管理设备提供依据。
但是传统色谱检测手段存在耗费时间长、需跟踪产气增长速度等不足，且对大型变压器的监测结果并不理想，一些突发故障不能及时监测，故逐步产生了变压器油色谱在线监测技术，以下进行详细介绍。
1气相色谱分析气相色谱法是选用气体作为流动相的色层分离分析手段。
流动相将气化的试样整合至色谱柱内，柱内储有的固定相和试样内各组分分子作用力存在差异，导致不同组分由色谱柱内流出时间有差异，进而达到分离不同组分的目标。
应用适宜的鉴定与记录系统，精准制作、标出不同组分外流出色谱柱的具体时间与浓度的色谱图。
依照图内标注的出峰时间与先后顺序，分析化合物的性质；基于出峰的高低与面积大小，实现化合物的定量分析，具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析快速、运用范围宽广、操作流程简易等特征，在定量、定性分析易挥发有机化合物领域表现出良好的适用性。
实践中如果面对的是非挥发性的液体与固体物质，可以配合应用高温裂解工序，气化处理后再行分析。
可以尝试联合使用气相色谱和红光吸收光谱法，将色谱法作为分离组分复杂试样的技法，能进一步提升分离的精准度。
2变压器运行维护中常见故障及其原因2.1变压器过热变压器过热是变压器运行当中的常见故障之一。
变压器在长时间的工作之后经常会出现过热的问题，其原因主要有以下4方面：1）变压器在工作当中长时间的处于超负荷状态，承受较大电荷工作的过程中极容易出现过热的情况。
电力变压器的油色谱分析与油质维护
电力变压器的油色谱分析与油质维护电力变压器作为电力系统中不可或缺的重要设备，承担着电能传输和分配的关键任务。
为了保证变压器的正常运行和延长其使用寿命，对变压器的油质进行分析和维护至关重要。
本文将介绍电力变压器油色谱分析技术的原理和应用，以及油质维护的重要性。
一、电力变压器油色谱分析原理与技术油色谱分析是一种通过分析变压器绝缘油中的化学成分来评估变压器内部工作状态的有效方法。
其原理是利用化学分离技术将绝缘油中的不同化学成分分离开来，并通过检测不同组分的峰值面积或峰值高度来判断变压器的工作状态。
油色谱分析可以监测绝缘油中的气体、溶解气体、水分、溶解水分解产物和固体微粒等成分，并能分析出变压器内部的故障类型和程度。
油色谱分析技术主要包括取样、样品预处理、分离和检测四个步骤。
取样时需要确保取到的样品具有代表性，避免外界杂质的污染。
样品预处理主要包括过滤、脱气和浓缩等步骤，以减少杂质对分析结果的影响。
分离过程采用色谱柱将不同组分分离，并通过色谱载气的选择来实现。
最后，采用检测器对分离出的各组分进行定量分析，得到油样中各组分的含量。
二、电力变压器油色谱分析的应用1. 故障诊断与预测电力变压器在长期运行中会受到各种因素的影响，如过载、过电压、短路等，从而导致不同类型的故障产生。
油色谱分析可以通过监测油样中的气体成分，提前发现变压器内部的故障迹象，并通过分析故障特征峰的变化趋势来预测变压器的寿命。
这样可以采取相应的维修和保养措施，避免故障的进一步扩大和损坏。
2. 油质状态评估电力变压器的绝缘油扮演着重要的绝缘和冷却介质的角色。
油色谱分析可以评估绝缘油的老化程度、水分含量以及固体微粒的积累情况，从而判断油质的健康状态。
通过定期进行油色谱分析，可以及时发现油中水分过高、氧化程度加剧等异常情况，并采取相应的处理措施，保证变压器的正常运行。
三、电力变压器油质维护的重要性保持变压器绝缘油的良好质量对保障电力系统的正常运行和延长设备使用寿命至关重要。
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析及故障判断变压器油色谱分析及故障判断是一种常用的变压器维护技术。
变压器是电力系统中重要的电力设备，负责将高压输电线路的电压转换为适合用于用户的低压电压，因此其正常运行对于电力系统的稳定运行至关重要。
变压器油是变压器的绝缘介质，除了具备优良的绝缘性能外，还承担着冷却和灭弧的功能。
但由于长期运行等原因，变压器内部可能会产生各种故障，如绝缘材料老化、局部放电、过热等，这些故障会导致变压器油中生成各种有机和无机物质。
利用色谱技术对变压器油进行分析，可以检测出这些杂质物质，判断变压器的工作状态。
变压器油色谱分析的原理是基于物质在油中的溶解度和油的相对容量的差异。
色谱仪会将变压器油样品注入到一根叫做色谱柱的管子中，然后通过升温，不同的物质会在不同的温度下分离出来。
通过在不同温度下检测出来物质的浓度，就可以得出物质的种类和含量。
变压器油色谱分析可以检测出油中的不同有机和无机物质的含量和种类，如酸、醇、酮、酯、醚等。
这些物质的产生通常与变压器内部的故障有关。
酸的产生可能是由于变压器内部铜线的氧化腐蚀，醇、酮、酯、醚的产生可能是由于绝缘材料的老化。
通过检测这些有机和无机物质的含量和种类，可以帮助判断变压器的工作状态，及时发现和排除故障。
变压器油色谱分析也可以用于判断变压器的油的老化程度。
变压器油的老化通常是由于变压器运行时产生的高温和电场作用等因素引起的。
变压器油老化会导致其绝缘性能下降，从而影响变压器的正常运行。
通过检测变压器油中各种有机和无机物质的含量变化，可以判断出变压器油的老化程度，进而采取相应的维护措施。
变压器油色谱分析及故障判断是一种有效的变压器维护技术。
通过对变压器油的色谱分析，可以检测出油中各种有机和无机物质的含量和种类，帮助判断变压器的工作状态和油的老化程度，及时发现和排除变压器的故障，保证电力系统的稳定运行。
变压器油色谱分析在现代电力系统维护中具有重要的应用价值。
电力变压器的油色谱判别及分析
中试高测时间：2021-6-18 阅读：1目前，在电力变压器的故障诊断中，单靠电气试验的方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，中试高测电气变压器油色谱分析仪而通过变压器中气体的油中色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器部的某些潜伏性故障及其开展程度的早期诊断非常灵敏而有效。
变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体(主要包括氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体)。
当变压器部发生过热性故障、放电性故障或部绝缘受潮时，这些气体的含量会逐渐增加。
对应这些故障所增加含量的气体成分见表1-1。
表1-1 不同绝缘故障气体成分的变化故障类型主要增大的气体成分次要增大的气体成分故障类型主要增大的气体成分次要增大的气体成分油过热CH4、C2H4H2、C2H6油中电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油纸过热C2H4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6油纸中局放H2、CH4、C2H2、CO C2H6、CO2受潮或油有气泡H2油质中火花放电C2H2、H2根据色谱分析进展变压器部故障诊断时，应包括：1.分析气体产生的原因及变化。
2.判断有无故障及故障类型。
如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。
3.判断故障的状况。
中试高测电气如热点温度、故障回路严重程度及开展趋势等。
4.提出相应的处理措施。
如能否继续进展，以及运行期间的技术平安措施和监视手段，或是否需要吊心检修等。
假设需加强监视，那么应缩短下次试验的周期。
经历说明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。
因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备部存在的潜伏性有非常重要的意义和现实成效，在1997年公布执行的电力设备预防性试验规程中，已将变压器油的气体色谱分析放到了首要位置，并通过近些年来的普遍推广应用和经历积累取得了显著的成效。
电力变压器故障油色谱分析
电力变压器故障油色谱分析【摘要】变压器油色谱分析技术已经成为发现油浸变压器早期故障隐患、故障后分析故障性质与部位等的有效手段之一，油浸变压器的状态检修完全能够以油色谱数据作为依据。
【关键词】电力变压器；色谱分析；故障；试验对变压器定期进行油色谱分析是非常必要也是非常重要的，它可以在不停电的情况下迅速有效地发现变压器内部的潜伏性故障及缺陷。
特别是对过热性、放电性和绝缘破坏性故障等，不管故障发生在变压器的什么部位，都能很好地反映出来。
气相色谱法也有一定的局限性，如很难判断故障的准确部位，甚至还会由于误判而造成不必要的检修。
1 油色谱分析的原理变压器大多采用油纸复合绝缘，当内部发生潜伏性故障时，油纸会因受热分解产生烃类气体。
含有不同化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，绝缘油随着故障点的温度升高依次裂解产生烷烃、烯烃和炔烃。
在正常情况下，充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在过热或电的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类气体和一氧化碳及二氧化碳气体，这些气体大部分溶解于油中。
当充油电气设备内部存在潜伏性过热和放电性故障时，就会加快这些气体的产生速度，随着故障的发展，分解出的气体形成气泡在油中对流、扩散，并不断溶解在油中。
故障气体的组成及含量与故障类型和故障严重程度关系密切。
因此，在变压器、互感器等充油设备运行过程中，定期做油的色谱分析，能尽早发现设备内部的潜伏性故障，以避免设备发生故障或造成更大的损失。
2 变压器故障类型分析变压器故障类型包括：过热、放电和绝缘受潮3种类型。
（1）设备绝缘性不好，起不到保护变压器的作用，有可能导致设备过热引起故障。
起不到很好的保护设备的作用，导致绝缘材料迅速的分解。
具体过热性的故障类型还可以分为裸金属过热和固体绝缘过热。
（2）放电性原因是设备内部出现了产生电的效应，分为高能量放电（电弧放电）、低能量放电（火花放电）和局部放电，这是按照生电效应的强弱划分为三种形式。
电力变压器绝缘油色谱分析流程
电力变压器绝缘油色谱分析流程英文回答：Insulation oil in power transformers plays a crucial role in maintaining the integrity and performance of the transformer. Over time, the oil can degrade due to various factors such as heat, moisture, and contaminants.Insulation oil analysis through colorimetry is a widely used technique to assess the condition of the oil and detect any potential issues with the transformer.The process of insulation oil colorimetry analysis typically involves the following steps:1. Sample collection: A representative oil sample is collected from the transformer. This sample should be taken when the transformer is in operation and at its normal operating temperature. It is important to ensure that the sample is free from any external contaminants.2. Sample preparation: The collected oil sample is then prepared for analysis. This may involve filtration to remove any solid particles or debris present in the oil.3. Colorimetry analysis: The prepared oil sample is subjected to colorimetry analysis. This technique involves measuring the color of the oil using a spectrophotometer. The spectrophotometer measures the absorbance of light at different wavelengths, allowing the determination of theoil's color and the presence of any abnormal coloration.4. Interpretation of results: The obtained colorimetry data is compared with established standards or reference values to assess the condition of the oil. The color of the oil can indicate the presence of oxidation, contamination, or thermal degradation. Any significant deviation from the reference values may indicate the need for further investigation or maintenance.5. Reporting and recommendations: Based on the colorimetry analysis results, a comprehensive report is generated. The report includes the colorimetry data,interpretation of results, and recommendations for any necessary actions. These recommendations may include oil filtration, oil replacement, or further diagnostic tests.For example, let's say I am a maintenance engineer responsible for a power transformer. During routine inspections, I collect an oil sample from the transformer and perform colorimetry analysis. The results show that the oil has a darker color than the reference value, indicating possible thermal degradation. Based on this finding, I recommend further investigation and possibly an oil replacement to prevent any potential damage to the transformer.中文回答：电力变压器的绝缘油在维持变压器的完整性和性能方面起着至关重要的作用。
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电力变压器绝缘系统的色谱诊断法张若飞,张利燕,杜黎明(河北省电力研究院,石家庄050021)摘要:综述了电力变压器绝缘状况综合评估诊断的方法及应用,以及电力变压器用液体绝缘介质-绝缘油的气相色谱分析法,利用特征气体及三比值、T D图来判断复杂电气设备的绝缘状况方法。
介绍了电力系统用固体绝缘介质-绝缘纸的液相色谱分析法,利用高效液相色谱分析判断油中溶解的糠醛含量可以间接反映绝缘纸的老化程度。
结果表明,利用气-液相色谱法能够准确判断电力变压器的工作状况。
关键词:绝缘系统;色谱;微水;分解中图分类号:T M41;T M206文献标志码:A文章编号:1009-9239(2010)02-0070-04The Chromato g ra p h y Anal y sis on the Insulatin gS y stem of Power TransformersZHANG Ruo-fei,ZHANG Li-yan,DU Li-ming(H ebei El ec tri c Pow er Design&Research I nstit ute,Shij iaz huang050021,Chi na)Abstract:The methods for the co m p rehensive assessment and d ia g nosis of the insulatio n conditio n of p ower transfo r mer s and the a pp lications were reviewed.A g as chromato g ra p hic anal y sis of insu latin g oil,a li q uid insulation medium used for p ower transformer s was p r esented and some method s to j ud g e the insulation condition o f com p lex e q ui p ments b y usin g char acteristic g as,thr ee_r atio fault diagno sis and TD diagr am were stated.Then a liquid chromatogr aphic analysis o f insulation paper,a solid insulatio n medium used for power transformers was described.The use of high_performanceliquid chromatographic analysis to determine the content o f dissolved furfural in the o il can indi rectl y reflect the a g in g de g ree of insulation p a p er.The results sho w that g as_li q uid chr o mato g r a p h y can accuratel y j ud g e the co nditions of p ower transformers.Ke y words:insulatio n s y stem;chromato g ram;trace water;decom p osition收稿日期:2009-07-27作者简介:张若飞(1982-),男,石家庄人,工程师,从事绝缘油色谱分析及S F6检测工作,(电子信箱)ruofei0368cn@。
-1前言电力变压器的主绝缘是以绝缘油和绝缘纸板作为主要的结构形式,变压器的寿命一般指油-纸绝缘系统的寿命。
为确保电气设备安全稳定地运行,对绝缘系统健康状况的诊断必不可少。
对绝缘油进行色谱分析,是较为灵敏、快速的方法,且分析的绝缘油可以通过带电取样的方法来实现,不影响变压器正常运行。
通过分析油中特征气体组分含量,可以十分灵敏地发现变压器的潜伏性故障。
当变压器出现较严重故障时会生成乙炔[1],生成乙烯的温度要高于甲烷和乙烷的温度,大量的乙炔在电弧的弧道中产生。
通过对变压器绝缘油采用气相色谱法分析,重现绝缘油中敏感组分的变化,从而预测和发现变压器出现的异常现象,近年来出现的利用灰色多变量模型预测油中气体的方法[2]也值得运行单位人员借鉴。
通过分析其外浸泡油中某些组份的变化来判断变压器固体绝缘纸的老化[3],绝缘油中不会产生糠醛,唯有在纸绝缘老化才会生成糠醛,根据大量运行数据的统计及文献表明:变压器运行年限、绝缘纸老化程度与糠醛含量有直接关系。
近年来国内糠醛检测水平有了很大的提高,在实际运用中将糠醛含量作为固体绝缘纸老化的判据是可信的。
2液体绝缘介质的DGA分析利用气相色谱法(DGA)分析变压器故障是一种行之有效的、被人们广泛认同的高精度方法, DGA不仅可以判断出故障的发生,而且还可以预测变压器潜伏性故障。
利用气相色谱法分析变压器健康程度是通过定量分析溶于变压器油中的气体组分来实现的[4],通过绝缘介质的评估来判断变压器的整体绝缘状况。
DL722-2000[5]中描述了变压器内部故障时产生的特征气体及原因。
不同故障类型产生的气体,如表1所示。
变压器电路故障和磁路故障的产气特征有差异,如果故障在导电回路,往往产生乙炔,且含量较高,乙烯与乙烷的比值也较高,乙烯的产气速率高于甲烷。
如果故障在磁路一般无乙炔或者含量较少,且乙烯与乙烷的比值也较小(一般在6以下)。
故障初期,形成的气体溶解于油中,当故障能量较大时,也可能聚集成游离气体而冲击瓦斯继电器,引起轻重瓦斯动作[6]。
判断变压器故障可以利用气体继电器积累的气体来判断,方法与油中溶解气体类似,也是利用气相色谱法。
不过它只有在变压器内部已经有故障时才能判断,而不能发现早期潜伏性故障,这种方法是以气体继电器中的气体颜色和故障性质的关系来判断变压器内部故障。
3变压器固体绝缘介质的老化变压器的主绝缘用绝缘油和纸板作为主要的结构型式,采取薄纸筒小油隙结构。
这种结构把油隙分割得很细、电场很均匀,油填充了纸中薄弱点的空气隙,纸在油中起屏蔽作用,故总体电气强度很高,间隙的击穿强度可大大提高[7]。
变压器的绝缘纸是由90%的 纤维素,10%的半纤维素及木素等构成。
纸绝缘在热作用下会发生裂解反应。
温度升高时反应加速,水解和氧化的作用会使绝缘材料剧烈分解。
合格的新变压器油中不含糠醛,变压器内部非纤维素绝缘材料的老化也不产生糠醛,变压器油中的糠醛是只有纸绝缘老化才生成的产物,故检测油中糠醛含量,可以敏感发现变压器纸绝缘的老化情况[8]。
根据DL/T984-2005的规定检测老化产物糠醛,需要使用高效液相色谱仪。
使用糠醛含量及气相色谱法检测的CO2与CO的比值法综合诊断变压器的固体绝缘健康状况。
当变压器运行年限较长或CO2与CO的比值增加较大时,需要考虑固体绝缘状况。
由于CO在油中溶解度小且易逸散,而CO2易溶于油中,故CO2与CO的比值是随运行年限的增加而变大的,当比值大于7时可以考虑固体绝缘的老化。
4试验4.1试验方法利用气相色谱法分析变压器油特征气体组分含量,是一项成熟的技术,多项标准中均对色谱法的试验原理及方法做了详细的阐述:如GB/T17623-1998、GB/T7252-2001、DL/T722-2000等。
依据GB/T17623-1998的规定,对所引用的故障变压器进行了油中溶解气体的分析。
通过机械振荡法进行样品前处理双通道一次进样。
对固体绝缘材料的诊断是利用DL/T984-2005中推荐使用的高校液相色谱法,利用外标法(标准糠醛试样)进行定量分析。
4.2试验仪器仪器气相色谱仪,美国惠普HP5890 型气相色谱仪工作站为深圳资通编译的电力系统专用版,版本号ZT2000;检测器,热导检测器及氢火焰监测器,配甲烷转化炉。
取样量40m L,加入5mL氮气。
使用淄博中惠的多功能全自动振荡仪进行振荡脱气处理,所用气体为高纯氢、高纯氮、空气。
检测糠醛含量来判断固体绝缘老化是用日本岛津公司LC-10ATVP高效液相色谱仪,配二极管阵列检测器,CLASSVP 6.14工作站。
主要配件:美国M illi p ore公司M illi-Q Gradient型超纯水仪,AS3120A型超声波清洗器,奥特赛思特公司L DZ4-0.8型台式离心机,美国M37610-26型可变速振荡器,G4微孔玻璃漏斗,0.45 m微孔滤膜。
4.3试验条件流动相:甲醇-水。
甲醇为永大试剂开发中心的经0.2 m滤膜过滤的高效液相色谱专用级甲醇试剂;水为美国M illi p ore公司M illi-Q Gradient 型超纯水仪制出的超纯度水。
H P5890 型气相色谱仪使用高纯氢、高纯氮、空气。
其中高纯氮作为热导参比气体检测氢含量。
仪器入口压力:高纯氢为100kPa、高纯氮为385 kPa、空气250kPa。
炉温65 、TCD 入口温度65 、甲烷转化炉温度为375 、T CD 检测器内温度200 、FID 检测器内温度300 。
使用填充柱在7min 内完成一次样品分析。
LC-10ATV P 高效液相色谱仪的色谱柱为VP-ODS 反相C18毛细管柱(5 m ,150m m 4.6m m)柱温为40 ,流动相:A 相为水,B 相为甲醇,流速为1m l/min,检测波长为274nm,进样量10 L ,进样器为7725i 手动进样器。
5变压器绝缘评估诊断实例河北南网某220kV 主变压器(型号为SFP SZ9-180000/220)2004年投运行,自带负荷运行以来,各项试验数据均正常(见表2)。
如表2所示,2004年至2008年5月前均为正常数据,且随运行年限增长相对变化速率不大,2008年5月发现有痕量乙炔,同年7月检修时取样分析发现特征气体含量加速增长,后缩短周期监测,在8月、9月又取样分析,发现色谱数据还是增长迅速,特别是总烃,其数据如表2所示。
至2008年9月7日总烃数据已超过GB/T 7252-2001[9]中的规定。
此台变压器自2008年5月6日到9月7日共运行4个月,计算总烃相对产气速率为:r =167.5-39.239.2 4 100%=81.8%GB /T 7252-2001规定相对产气速率大于10%每月,则认为设备有异常,而此变压器产气速率高达81.8%每月,表明故障程度十分严重。
利用三比值法得到的编码组合(表3)为:022,属于高温过热性故障。