变压器油色谱在线监测技术的发展与市场分析

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浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题

浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题发布时间：2021-11-10T07:24:48.303Z 来源：《河南电力》2021年7期作者：马慧芳张方伟[导读] 变压器对输变电系统具有举足轻重的作用，因此及时发现变压器潜伏性故障对于变压器的正常运行显得尤为重要。

变压器油色谱在线监测装置就可以及时发现变压器本体内部存在的潜在故障，对变压器的安全运行起到很好的监视作用。

但前提是油色谱在线监测装置运行及数据正常，才能正确分析变压器存在的故障。

对油色谱在线监测装置运行过程中出现的故障现象进行深入分析，才能有效避免主变事故的发生，保障变压器长期安全稳定运行。

马慧芳张方伟（国网安徽省电力有限公司检修分公司安徽合肥 230061）摘要：变压器对输变电系统具有举足轻重的作用，因此及时发现变压器潜伏性故障对于变压器的正常运行显得尤为重要。

变压器油色谱在线监测装置就可以及时发现变压器本体内部存在的潜在故障，对变压器的安全运行起到很好的监视作用。

但前提是油色谱在线监测装置运行及数据正常，才能正确分析变压器存在的故障。

对油色谱在线监测装置运行过程中出现的故障现象进行深入分析，才能有效避免主变事故的发生，保障变压器长期安全稳定运行。

关键词：变压器；油色谱在线监测；异常分析；状态检修大型变压器是整个发供电系统的核心设备，其安全运行至关重要，由于大型变压器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行。

变压器油色谱在线监测系统是变压器由周期性检修走向状态检修的重要一步，通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现对大型变压器内部运行状态的在线监控，及时发现和诊断其内部故障，为保证变压器的安全经济运行提供了技术支持。

1 油色谱在线监测技术的发展历史20世纪70年代，欧美等发达国家开始通过可燃性气体检测装置来检测变压器油中溶解气体判断变压器的整体绝缘状态，并逐步发展到利用气相色谱法分析油中的气体。

变压器色谱在线监测系统应用技术与运行分析

随时掌握故障的发展情况。
行了大量的研究工作。目前变压器的在线监测技术主要有以
下几种方法：
２１溶解在变压器油中的烃类气体色谱探测分析法。．
目前，国内外现有的油中溶解气体在线监测装置按监测参数的不同分为两大类：一类主要监测单组分氢气含量，另
器的绝缘状况，较好地解决了这些问题。
相关标准。正常情况下变压器内的绝缘油在热和电的双重
作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的氢气、各种低分
２变压器在线监测技术现状
子烃｝类及二氧化碳、一氧化碳等气体，这些气体大部分溶
导则ＩＣ６Ｅ５７和ＩＣ９，国内也制定了Ｇ１６３和Ｄ７２Ｅ５９Ｂ７２Ｌ２
在现代电气设备的运行和维护中，变压器因结构复杂，
影响安全运行的因素较多。变压器在线监测系统通过油色谱分析、微水分析、温度的热效应等综合信息来分析判断变压
维普资讯
店景审
ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ
交流与探讨
变压器色谱在线监测系统应用技术与运行分析
李东梁媚
（玉林供电局，广西玉林市５７０３００）
【要】从对近年来大型变压器内部事故的分析，摘可知内部缺陷在１０天内就可形成恶性破坏事故，这从一个侧面证明了目前常规试验项目和试验周期仍存在一定的局限性。本文论述了变压器在线监测色谱系统的发展状况和设计原理，阐述了该系统的工作原理和技术特点及应用情况。

变压器油色谱在线监测系统的应用分析

变压器油色谱在线监测系统的应用分析变压器油色谱在线监测系统是一种用于监测变压器油中化学成分变化的技术。

它通过分析变压器油中的气体和溶质，可以及时检测到变压器内部故障或异常情况，提前采取维修或更换的措施，从而保证变压器的正常运行。

下面将对变压器油色谱在线监测系统的应用进行分析。

首先，变压器油色谱在线监测系统可以实现实时监测。

传统的变压器油检测方法通常需要将油样送至实验室进行分析，时间周期较长，无法及时获得检测结果。

而变压器油色谱在线监测系统可以直接在变压器设备内部进行监测，实时获取数据，并通过报警系统提醒运维人员。

这样可以及时掌握变压器工作情况，减少故障的发生。

其次，变压器油色谱在线监测系统可以实现多种故障的检测。

变压器内部可能存在多种故障，如放电、过热、短路等。

这些故障会导致油中的气体和溶质成分发生变化，通过变压器油色谱在线监测系统的分析，可以判断出故障类型和严重程度。

同时，系统还可以对油样中的微量故障进行检测，提前发现潜在的问题，避免严重故障的发生。

另外，变压器油色谱在线监测系统具有较高的准确性和可靠性。

该系统使用先进的色谱分析技术，可以对油样中的不同成分进行定量和定性分析，准确判断其含量。

同时，系统采用高灵敏度的传感器，可以检测到很低浓度的气体和溶质，提高了故障的检测率。

此外，系统还可以对油样进行连续监测，实时跟踪变压器油的变化情况，帮助判断问题的严重程度。

此外，变压器油色谱在线监测系统具有自动化和智能化的特点。

系统通过传感器实时采集数据，并通过数据处理和分析算法进行判断和预测。

系统还可以与变压器智能监控系统进行联动，实现故障的自动诊断和报警。

这大大降低了运维人员的工作负担，提高了监测的效率和准确性。

最后，变压器油色谱在线监测系统的应用有助于延长变压器的使用寿命。

通过及时检测变压器油中的化学成分变化，可以避免油中污染物的积累和变压器内部故障的进一步发展，延长变压器的寿命。

同时，系统还可以提供变压器的工作状态和油质情况的统计数据，供运维人员参考和分析，优化变压器的使用和维护方案。

油色谱

系统组成
• 油色谱在线监测系统一般由油气分离单元、气体检测单元、数据采集和控制数据处理单元以及辅助单元组成．其中油气分离单元和气体检测单元是系统的核心单元．
• 油气分离单元：气体检测器一般不能和变压器油气分离单元：
油直接接触。当前应用于在线变压器油色谱分析在线监测系统的油气分离方法主要有:机械震荡式分离法 (溶解平衡法 )、真空式分离法、动态顶空式分离法、鼓泡式分离法、平板式膜分离法和中空纤维管分离法等多种。油气分离单元包括不渗透油而只渗透气体成分的高分子聚合物薄膜,集存渗透气体的测量管和装在变压器本体排油阀上改变气流通过的流通控制阀 ,排油阀通常在打开位置。当渗透时间相当长时 ,则渗透气体浓度与油中气体浓度成正比．
• 气体检测单元经油气分离单元脱出的油中溶气体检测单元：
解气体在气体检测单元中完成转换。检测单元通过一直通管与气体分离单元相连 ,油中渗透出来的混合气体经色谱柱分离后 ,依次经过传感器 ,则得到各种气体的含量。单组分监测系统的检测单元常采用燃料电池等方案。而多组分监测系统的气体监测单元的组成根据检测原理的不同有多种。当前主要为色谱检测器、红外光谱检测器和光声光谱检测器3类。
的一步。目前普遍使用的高分子膜 ,其平衡时间较长(采样周期在数 h～24 h) ,使测量结果失去了及时性 ,且由于不同组分的平衡时间相差较大 ,难以给出油中气体体积分数的真实值 ,使测量结果失去了准确性。因此 ,当监测仪出现报警时,还必须取油样进行实验室色谱分析。以色谱为基础的在线监测系统 ,其消耗性载气通常可用 1年 ,其色谱柱、传感器的寿命为 2年左右 ,这与变压器的 30～50 年设计寿命相比 ,监测系统本省所需要的维护周期还太短。另外 ,目前在线监测油中气体使用的气敏传感器,其综合监测指标与实验室气相色谱还存在一定的差距 ,而且可靠性也比较差 ,容易造成误报或漏报 ,需要定期校正。

变压器色谱在线监测系统及其关键技术

变压器色谱在线监测系统及其关键技术1 引言变压器是电力系统的主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。

变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以及时根据专家系统对运行工况自动进行诊断。

从变压器安全可靠运行的重要性与变压器油色谱在线监测装置的性价比来看，采用在线监测装置在技术和经济上有显著的优势，既提高了变电站运行的管理水平，又可为状态检修体系奠定基础。

因此，变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断装置的应用具有重要的现实意义和实用价值。

本文中介绍了现有的几种在线监测方法，并以宁波某公司生产的MGA2000-6 型变压器油色谱在线监测系统为例，说明变压器色谱在线监测系统的原理及结构方式。

2 变压器在线监测方法从检测机理上讲，现有油中气体检测产品大都采用以下三种方法。

（1）气相色谱法。

色谱气体检测原理是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，经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分析。

大部分变压器产品的在线监测都采用气相色谱法，但这种方法具有需要消耗载气、对环境温度很敏感以及色谱柱进样周期较长的缺点。

（2）阵列式气敏传感器法。

采用由多个气敏传感器组成的阵列，由于不同传感器对不同气体的敏感度不同，而气体传感器的交叉敏感是极其复杂的非线性关系，采用神经网络结构进行反复的离线训练可以建立各气体组分浓度与传感器阵列响应的对应关系，消除交叉敏感的影响，从而不需要对混合气体进行分离，就能实现对各种气体浓度的在线监测。

其主要缺点是传感器漂移的累积误差对测量结果有很大的影响；训练过程（即标定过程）复杂，一般需要几十到一百多个样本。

变压器油色谱在线监测系统的应用和现状

变压器油色谱在线监测系统的应用和现状作者：石军来源：《科技资讯》 2014年第14期石军(中铁电气化局集团第一工程有限公司北京 100070)摘要：变压器油色谱在线监测系统的应用，能有效地检测出溶解于变压器油中的气体，根据特征气体的组分含量，可以尽早发现变压器的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况。

关键词：变压器油色谱在线监测应用现状中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2014)05(b)-0106-02变压器油色谱在线监测系统已经在电力系统中得到了广泛的应用。

近年来，随着高铁技术的发展，对牵引供电系统的安全性、可靠性提出了更高地要求，牵引变压器作为高速铁路牵引供电系统核心设备，对其质量的要求越来越高。

因此，国内目前在建的高铁牵引变压器和电压等级高的电力变都采用了油色谱在线监测系统。

变压器油色谱在线监测系统的应用不但可以早发现设备内部存在的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况，而且还可以实现从过去的定期检修（TBM）到现在的状态检修（CBM），大大减少了值班和检修人员的工作量，同时也节约了成本。

本文就是通过对变压器油色谱在线监测系统原理和过程环节的分析，让大家对变压器油色谱在线监测系统的重要性有个初步的了解，从而保证高速铁路供电系统安全、可靠、优质地运行。

1 变压器油色谱在线监测的基本原理1.1 变压器油中溶解气体与故障的关系根据变压器油中溶解气体的浓度，可以诊断出该变压器的故障状态，并进行早期警告或报警，表1选自《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。

1.2 在线监测系统的工作原理目前国内变压器油色谱在线监测装置普遍采用气相色谱分析原理。

变压器油色谱在线监测系统开机后，在软件指令控制下采集油样（启动油路循环），使变压器本体油样进入脱气装置，实现油气分离，脱出的样品气体组分经色谱柱分离，依次进入检测器（传感器），将分析后的各组分浓度数据，通过RS485有线或无线通信系统传输到后台监控工作站，然后后台软件对油浸变压器油中溶解的氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、乙烷（C2H4）等气体组分及微水、总炔进行故障诊断，判断变压器的状态，进行早期警告或报警。

电力设备在线监测的现状与发展分析

测量频段
实践证明：由于灵敏度低和现场抗干扰能力差的原因，脉冲电流检测法主要用于GIS制造厂家的实验室局放试验和现场的验收试验，不适用于GIS 在线局放的监测。
由于超声波在GIS中的传播复杂，故在故障监测上很难做到定量判断，可作为一种辅助的测量方法。超声波监测法主要用于定位监测。
5.超高频法
采用超高频（Ultra High-Frequency，UHF）法检测GIS 中的局部放电是20世纪80年代初期由英国中央电力局（Central Electricity Generating Board，CEGB）提出，并应用于英国Torness 420kV GIS 的检测。Torness 电站的多年运行经验验证了该方法的可行性，使超高频法得到了行业的认可。在2000年修订的IEC60270及IEC50517标准中，均将这一方法作为GIS局放检测的主要方法之一。
电力设备在线监测的现状与发展分析
一.在线监测的诞生
测量、监视、控制等多功能二次设备以及现场测试或实时测量对电力设备运行可靠性起了重要作用。现场测试或实时测量的发展而诞生了在线监测。
主要电力设备
耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器、电容型电压互感器、避雷器、绝缘子、变压器、GIS、电力电缆、发电机和高压断路器
*超声脱气法是采用超声波装置，使气液两相迅速达到平衡。利用电声换能器，对压电晶体的逆压电效应，通过施加交变电压，使之发生交替的压缩和拉伸而引起振动，使所加频率在超声的频率范围内（即大于20Hz），超声波在介质中所引起的介质微粒振动，即使振幅极小，也足可使介质微粒间产生很大的相互作用力，使气体分子从油中逸出。
在线检测目前并不能完全取代常规预防性试验：大多局限于测量工频运行电压下的绝缘参量；无法测量电力设备在高于运行电压下的参量；迄今尚未形成统一的判断标准。

略谈变压器的在线监测

论文摘要：文章论述了国内外变压器在线监测的基础研究领域近期的发展现状，介绍了变压器在线监测涉及的基本概念，以及两种基本的检测方法、局部放电法和变压器油色谱分析法，讨论了这两种方法的机理及性质，同时论述了局部放电模式识别的过程、所采用的各种方法的优缺点，以及变压器油色谱分析法的现状及发展状况。随着国民经济的发展，电力事业迅速增长，装机容量和电网规模日益增大，人们对电力系统中设备的运行可靠性的要求不断提高，在现代电力设备的运行和维护中，电力变压器不仅属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列，而且是导致电力系统事故最多的设备之一，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。因此国内外一直把电力变压器在线检测与诊断技术作为重要的科研攻关项目，现今大多数运用的技术有局部放电法，和变压器油色譜分析法等。一、变压器在线监测研究现状（一）变压器局部放电（PD）在线监测 1．原理：变压器故障的主要原因是绝缘损坏，在故障前有局部放电产生，且伴随下列信号：电流脉冲，电波、超声波，C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO等气体，光信号，超高频电磁波。对上述五种信号进行测量，可以确定变压器内部局部放电的严重程度。因此五种信号的监测都有人研究。在这些检测方法中，电流脉冲法是最灵敏的。但是变电站现场电信号的干扰也是比较大的，因此采用常规的电流脉冲法，很难进行测量。超声波法及油中气体分析法现场干扰较少，但超声波法灵敏度低，对于那些深藏在绝缘内部的放电往往检测不到。同时超声波信号的传播时延大多是用电流脉冲信号触发计时器来获得。在现场使用时，局部放电产生的脉冲电流信号，往往淹没于高的干扰脉冲之中而无法分辨，难以触发计时器工作，从而导致监测系统作出错误的判断。 2．方法：（1）差动平衡法：比较进入测量系统的两个信号，一个来自中性点传感器，另一个来自变压器铁芯接地传感器。当变压器内部产生局部放电信号，它在变压器中性点及铁芯接地传感器上，产生两个方向相反的电流脉冲。而当变压器外部存在干扰信号时，他在这两个传感器上产生的电流脉冲方向相同，适当选择频率，对这两个电信号进行比较，就可以对电晕干扰加以抑制。（2）超声波检测法：利用超声波传感器，在变压器外壳上检测局部放电产生的声信号。一方面当变压器内部发生局部放电时，所产生的电流脉冲信号就被检测到，另一方面分布在油箱壁上的几个超声波传感器也会检测到声波信号。但它要比电脉冲延迟某个时间，根据这个延迟时间，就能确定传感器和放电发生点之间的距离，从而确定放电点的位置。（3）电气定位法：利用超声波传播的方向和时间以及放电脉冲在绕组中的传输过程来确定放电位置的定位方法。（二）变压器油中溶解气体（DGA）在线监测用油中溶解气体气相色谱分析判断变压器内部故障： 1．原理：油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。而变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油或纸或油和纸分解产生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等气体。当故障不太严重，产气量较少时，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。 [来源

变压器油色谱

变压器油色谱1. 引言变压器是电力系统中重要的电气设备，其正常运行对于电力系统的稳定运行具有重要意义。

而变压器油则是变压器内部绝缘与冷却的重要介质。

通过对变压器油的监测分析可以了解变压器内部的运行状态，从而及时评估变压器的健康状况。

变压器油色谱分析则是变压器油监测中的一种重要手段。

通过对变压器油中的溶解气体、微量金属、杂质等成分进行定性和定量分析，可以得到变压器内部的运行情况，进而判断变压器的健康状况，提前预警可能存在的故障。

本文将介绍变压器油色谱的基本原理、方法以及应用，并对其未来的发展进行展望。

2. 变压器油色谱原理变压器油色谱是基于变压器油中的化学物质在色谱柱中通过分离，再经过检测器检测信号的强度来定性和定量分析的一种方法。

变压器油的主要组成成分有溶解气体、微量金属、杂质等。

这些化学物质在色谱柱中会因其在物理和化学性质上的不同而分离开来，从而得到不同峰的信号。

变压器油色谱的基本原理有两种：液相色谱和气相色谱。

其中，液相色谱主要用于分离溶解气体和微量金属，而气相色谱主要用于分离和定量杂质成分。

液相色谱的基本原理是将变压器油样品溶解在适当的溶剂中，然后通过色谱柱进行分离。

溶解气体和微量金属往往以气泡形式存在于变压器油中，溶解气体以及微量金属与溶剂接触后，会被溶解出来，然后溶液进入色谱柱进行分离。

不同的溶解气体和微量金属在柱中会有不同的保留时间，通过检测各峰的信号强度，可以对其进行定性和定量分析。

气相色谱的基本原理是将变压器油样品中的杂质物质通过加热，蒸发成气态，然后进入色谱柱进行分离。

不同的杂质物质在柱中会有不同的保留时间，通过检测各峰的信号强度，可以对其进行定性和定量分析。

3. 变压器油色谱方法3.1 液相色谱方法液相色谱方法主要用于分析变压器油中的溶解气体和微量金属。

其基本步骤如下：1.取一定量的变压器油样品，并将其溶解在适当的溶剂中。

2.采用色谱装置，将溶解后的样品注入色谱柱。

3.设置流动相和流速，开始色谱分析。

油浸变压器在线监测技术发展及应用

干扰和连续的周期型干扰以及自噪可能比内部放电信号强得多。现有的抗干扰方法很多，差动平衡如
１１变压器油中可溶性气体（障气体）测．故监自１６０年以来，９世界各国油浸变压器使用者都
谱柱中的气体被逐个分开先后进入热导检测器，由检测器测量，由微处理器计算保存结果。中气体并油
的测量和精度见表１该仪器油相浓度尤其是乙炔（浓度的检ＣＨ）测还没有达到对变压器正常运行监视的要求但是目前有更为新型的设备检测精度接近于实验室ＤＧＡ分析精度，炔（检测灵敏度可达乙ＣＨ）
０２Ｐ。．ＰＭ
在不断完善变压器油中气体实验室气相色谱分析方法，现在实验室气相色谱分析可达较高精度，但受到采样间隔长，样方法，输保存等影响，以满足采运难故障及时发现的要求因此，连续的、重复性的变压器油中在线监测方法就发挥了其优势自动监测技术发展初期只是监测单一氢气
用，对变压嚣在线监测方法的选取提出了一些看法和建议。并关键词油浸壹压器在线监测缘告诊断
随着我国国民经济的持续发展，力系统电压电等级的提高、备容量的增大，供电可靠性提出了设对越来越高的要求。先进国家的变压器事故率为０２，我国过去十年变压器的平均事故率达．而６。从近年来我国大型变压器的事故情况来看，许多事故是在无任何先兆的情况下发生的，这说明了

浅谈变压器油色谱在线监测系统介绍与应用

浅谈变压器油色谱在线监测系统介绍与应用本文简要介绍了中分ZF800型变压器油色谱在线监测系统，结合该系统在龙滩电厂500kV3号主变压器的实际使用情况进行介绍和分析，对变压器油色谱在线监测系统的使用提供借鉴。

标签：变压器；油色谱；在线监测1、前言随着电力向大机组、高容量的迅猛发展，对关键设備运行状态的实时把握提出越来越高的技术要求，变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油监测方式。

特别是对高容量、新型变压器的管理、运行和维护经验不足，很必要通过在线监测装置来随时监测运行设备的运行状况和缺陷变化趋势。

不但提高了企业管理运营效率，也有效保障了变压器运行的安全可靠性。

当前，最常规的检测方法是将变压器油取回实验室中用色谱仪进行离线分析，不足之处是：不仅取样和脱气中可能存在较大的人为误差，而且检测曲线的人工修正法也会加大误差；从取油样到实验室分析，作业程序复杂，花费的时间和费用较高，在技术经济上不能适应电力系统发展的需要；检测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势。

变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法，是直接在变压器现场实现油色谱的定时在线智能化监测于故障诊断。

它检测周期短、而且可以实时检测，不但可以及时发现变压器潜在的故障隐患、而且可以缩短检测周期连续监测故障变化趋势。

此外，避免了人工取样、脱气和操作的人为误差，弥补了常规的实验室色谱分析的不足。

2、油色谱在线监测系统概述2.1系统构成单元2.1.1油色谱分析单元色谱分析单元包括：油气分离部分，组份检测部分，气路控制部分等，在该单元内可完成油样采集、油气分离、自动进样、样品的组份分离、组份检测等整个一系列的色谱分析流程。

2.1.2电路单元包括电路主板、各种供电电源模块、工控计算机模块等电路部件，对整机的电路及气路部分进行控制和对色谱分析系统检测到的组份信号进行处理和计算、传输等。

2.1.3通讯单元在主电路的控制下完成和客户端的有线或无线通讯工作，包括传输分析数据，传输控制指令，传输仪器状态数据等。

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。

变压器油色谱在线监测系统分析

再次是针对油气分离单元进行故障检测分析，若是油液气体分离单元不存在问题，故障原因就是变压器油色谱在线监测系统故致绝大部分的气体样本无法顺利进入到色谱分析系统中进行数据处理，无法进行正常的监测工作[2]。
3 变压器油液色谱在线监测系统的运行特点分析变压器油色谱在线监测系统主要有以下几种运行特点。其一是针对气体样本应用色谱分析原理针对变压器故障参
1 变压器油色谱在线监测系统结构和工作原理分析气相色谱法是目前应用于石油化工企业最为有效的分析方
式之一，在变压器的内部故障分析也有着广泛的应用效力。随着自动化技术、信息网络技术、智能管理技术的发展，利用新型气象色谱技术来提高变压器故障分析工作的灵敏性、快捷性和准确性已然成为当下变压器油色谱在线监测系统的重要发展目标。
2 变压器油色谱在线监测系统的典型故障分析本文选取一例由于检测数据突然发生剧烈变大的故障实例
进行分析，其大部分特征气体的数据接近为0。在变压器油色谱在线监测系统故障分析前，首先要排除由于数据处理问题所导致的上传数据错误的可能。由于在故障发生时，数据变化的趋势是不可调控且不可预知的，在特征气体量减少的同时会导致油液样品采集部分无法顺利采集到足够的油液进行分析，导致油液中溶解气体含量变少，使得系统数据分析无法顺利进行。
引言在社会经济飞速发展的同时，各地区对于能源的要求也随
之增加，供电可靠的重要性也不言而喻。在我国电力工程的项目建设中，应用油色谱技术进行电力系统的分析工作是近年来的发展重点。良好的监测工作对于电能的供给，输电的保护，电气电网的良好运行是无法替代的。因此我们要做好变压器油色谱在线监测系统的革新和管理，全面提升电力系统的监测水平。
数进行分析，对变压器油液中溶解的七种特征气体进行全面的分析处理，以此来实现变压器油色谱在线监测。其二是基于最新的微型技术来开发检测仪器，具有与实验室基本相同的气象色谱分析灵敏度。其三是使用吹扫一体的脱气技术进行油气分离，油液中气体会经过多次萃取过程，从而能得到足量、足质的样本气体供变压器油色谱在线监测系统分析。其四是变压器油色谱在线监测系统分析故障流程迅速，只需要15分钟左右就可以完成进油、脱气、色谱分析等一系列环节。其五是在监测主机中会保存有特征气体的标准样本，从而能够及时对各设备的运行参数进行调整，保证设备的运行稳定性和准确性。其六是拥有有线通讯和无线两种通讯方式，能够及时将电力系统中的变压器故障数据进行收发和处理，并具备数据传输、远程监控和智能管理等功能。其七是具备自动化的温度调控系统，能够根据不同的工作环境自动调控气体分析时所需的温度环境，保证色谱分析的准确性和稳定性[3]。

探究变压器油色谱在线技术及应用

探究变压器油色谱在线技术及应用摘要：变压器是电网稳定运行的关键环节之一，而对变压器油进行分析可以及时发现变压器的运行异常故障，从而针对性的采取措施及时消除故障隐患，保障电网稳定运行。

本文从变压器的故障机理、变压器油色谱分析在线技术入手，研究了变压器各类故障的油色谱诊断原理和方法，并结合实际案例对变压器油色谱在线技术进行了应用案例分析，为变压器稳定运行提供可借鉴的参考内容。

关键词：变压器；油色谱分析；在线技术引言我国经济的飞速发展离不开能源的供给，其中电网的稳定运行对电能的稳定供给起着重要的作用。

其中变电站的变压器是电网可靠运行的关键[1]。

故需要对变电站的变压器稳定运行开展研究，本文从变压器的故障提前辨识入手，通过油色谱在线技术的应用，提前预判变压器的问题，并通过案例检验在线监测设备检测对照故障判断的准确度，从而为变压器故障的快速诊断、保障变压器的长久稳定运行提供可靠的方法。

1变压器故障机理目前在电网中主要应用的变压器类型为油浸式变压器，由铁芯、绝缘材料、油箱、绕组和变压器油共同组成，其中绕组和铁芯作为核心元件，整体浸泡在变压器油中，变压器油是由芳香烃、环烷烃等烃类物质组成的混合物，起到绝缘、、烃类等异常气体，为通过冷却的作用，一旦出现放电、发热等故障，会出现H2色谱分析诊断变压器故障提供了技术基础。

1.1故障致因及类型1.11变压器故障致因概况目前常见的变压器故障致因主要有以下三种[2]：1、本质设计和制造致因变压器在最初设计选材时，没有选用质量较好的硅钢片或纸板等品牌材料，在变压器制造过程中，制造精度不够、加工技术不良，造成铁芯耗损、绕组防潮密封不足，影响了变压器的质量。

2、安装维保不到位致因变压器安装不规范，保护零部件失效，长期运行变压器油外漏或流通不畅影响了整体降温效果，维护保养时没有执行到位，易出现变压器长期满载、高负荷带病运行，最终出现故障。

3、偶发故障致因由于电路突然异常放电、偶发极端恶劣天气、地震等不可抗拒的外因，以及部分绝缘区域的材质寿命超期老化导致短路等情况，导致变压器突发故障。

高压电力变压器安装变压器油色谱在线监测装置的必要性

1、前言.随着电力系统电压等级的提高、设备容量的增大，人们对供电可靠性提出了越来越高的要求。

变压器是电力系统主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。

变压器在运行中虽然采取了必要的保护措施，但由于内部绝缘结构复杂，电场及热场不均匀分布等原因，运行中仍有事故发生。

因此，为确保主变安全运行，人们发展了很多检测方法，油色谱检测是最为有效、灵敏的方法之一，不仅能发现故障、还能判断故障类型，故障的发展快慢。

但是，色谱是定期取样进行分析的，对突发性故障难以发现，且分析过程繁杂，环节多，人为误差大。

为此，为随时掌握设备的运行状态，检出突发性故障。

开展变压器油中溶解气体在线监测技术(DGA)的研究，开发变压器油中溶解气体在线监测系统，对于电力变压器实现状态监测与状态维修具有十分重要的意义。

2、变压器绝缘故障的原理2.1、变压器绝缘故障与特征气体的关系变压器的绝缘状况的优劣是电力系统安全运行的关键因素之一，变压器的主绝缘由绝缘油和固体绝缘材料两大部分组成。

变压器的内部故障主要分为过热性故障、放电性故障及受潮故障三种。

热故障可以分为低于150℃~300℃的低热故障、300~700℃的中热故障以及高于700℃的高热故障；电气故障按能量大小分，有高能量的电弧放电、低能量的间歇火花放电和最低能量的局部放电。

绝缘油和固体绝缘材料由于热或电故障分解出的气体经对流、扩散、不断地溶解在油中。

这些故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。

因此，分析溶解于油中的气体，就能尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障。

不同的故障类型产生的主要和次要特征气体如表1所示。

由上表可以看到，低能量局部放电在油中产生了氢气，过热故障产生了氢气、甲烷、乙烷和乙烯，而电弧故障则导致了氢气和乙炔的增加。

图1.1 油分解产生特征气体随温度变化概要图解在不同热点温度下，不同气体的增长率不同，特征气体的成份也不同。

在线油色谱检测技术在变压器运行中的应用

有效性和优点。因此变压器油中溶解气体色谱分析的在线监
测就成为安全、可靠运行的有效手段之一。
目前，变压器检修实行计划检修制度，而计划检修不可
避免会存在检修过剩或检修不足的问题。检修过剩造成人
图３桐柏电厂１号主变１月份油色谱在线监测数据趋势图桐柏电厂变压器色谱在线监测装置为变压器实际运行状态监测提供了可靠的监测数据，通过各类图表的数据反馈，使监测人员能实时了解变压器的运行状态，及时发现变压器运行中的异常，与常规油色谱试验室数据的分析报告对比，辅以主变压器的其它电气试验结果，主变压器状态并为
４ＭＧＡ００６２０ — Ｈ变压器色谱在线远程监测网络
桐柏电厂ＭＧ２０ — Ｈ变压器色谱在线监测系统通过Ａ００６
局域网数据连接及ＧＲＰＳ网络实现网络远程功能，两个通道
专职人员配备ＧＲＰＳ接收端，便于及时分析变压器在线
色谱监测数据，变压器运行状态。了解
４２
水
电站机电技术
第３５卷
采集器（Ａ００６一１，每一台色谱数据采集器ＭＧ２０ — Ｈ０）
（Ａ０Ｏ６一１对应监测一台电力变压器。ＭＧ２Ｏ－Ｈ０）
ＭＧ２０ — Ｈ系统可以通过数据处理服务器Ａ００６（Ａ００６一２接人局域网，ＭＧ２０ — Ｈ０）局域网上的任一终端浏览器
（）ＰＳ２ＧＲ接人方式：

浅析变压器在线色谱的前景

１．色谱分析的事故报警和智能预测
油气在线监测软件可以对变压器油特征气体和微水进行实时的数据监视，通过相关的数据自动动态校准．给予运维人员最为准确的实时数据。下面以Ｈ：和ｃＯ为例进行具体的功能介绍，内容如下：１．１氢气监测在缺陷发生的最早阶段．作用于变压器油的热量与电磁力将产生氢。另外，高流动性的氢原子会很快分布到油中．这样检测油中的含氢量就可知道早期而可靠的缺陷信号该装置擅长及时精确的检出低含量的氢气成分．当它安装到被监测的变压器后，设备可以发现可能的最早期缺陷并以合适的精度来实时监控后面缺陷的发展状况．在现场运行已经证明其可有效防止设备事故并延长变压器使用寿命１＿２一氧化碳监测氧化碳是纤维老化的次产物尽管在所有变压器运行中都会生成一氧化碳．但如果反常的出现大量一氧化碳则表明可能发生局部过热现象。该装置能可靠的测量一氧化碳基线并在一氧化碳浓度突然增大时报警。有时可以结合实验室ＤＧＡ对固体绝缘早期加速老化进行评估，以防止发生重大而不可挽回的事故有了特征气体的监测，色谱分析的事故报警和智能预测才能成为现实，通过对数据的自动动态采集实现相应的预测分析如下表１所
２０１３年第０９期
科技一向导
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刘文杰赵旭
（鄂尔多斯电业局内蒙
鄂尔多斯
０１７０１０）
【摘要】本文从变压器在线监测色谱分析的功能出发，通过对系统数据库的介绍和具体功能的实现介绍，对色谱分析的应用提供了一定