专题-变压器油中溶解气体色谱分析和故障诊断

变压器油色谱分析及故障判断摘要：目前变压器已大量运用于各企业，我公司目前投运的变压器已达上千台，对变压器的检修与维护直接关系到下游产业的产能，文章就变压器色谱分析问题进行了专门的阐述。

关键词：气体成分故障判断、产气速率、三比值及注意事项。

前期我厂进行变压器油色谱分析时发现电除尘高频柜出现大量积的H2超标现象，但是其它数据皆在合格范围之内，对此车间分厂管理员进行了详细的技术攻关。

经过查阅大量资料及咨询相关专家判断本次H2超标是由于受潮导致。

目前变压器油色谱分析已被广泛应用于变压器的内部故障检测，但是针对数据分析还存在一定的盲区，文章对目前主要的数据分析手段进行详细讲解，不足之处希望及时指正。

1、气体成分故障判定法变压器油在不同故障产生温度不同，也就会产生不同的气体，根据各种气体的含量不同用以推算故障点的能量释放大小，根据主要气体含量来判断故障。

故障类型主要产生气体次要产生气体油过热CH4、C2H4H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘中局部放电H2、CH4、C2H2、CO CO2、C2H6油中火花放电H2、C2H2油中电弧H2、C2H2CH6、C2H4、C2H6油和纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH6、C2H4、C2H6进水受潮或油中气泡H2注意事项：根据表格中不同故障类型所产生的主要气体成分不同来判断故障比较简单、明了。

该方法具有直观、方便、快速的特点。

当油中特征气体含量很高、超过注意值很多时，一般用特征气体含量法就很容易判断出故障的存在。

但是，油中溶解气体含量的注意值不是划分设备有无故障的唯一标准，有些设备在无故障情况下气体含量也会超过注意值，反之，有的设备气体含量尚未达到注意值却已出现故障。

《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中指出H2超标的原因有很多，若果只是H2超标应注意其它其它含量综合考虑气体的产生原因。

我厂出现的H2超标现象经三比值与其它气体含量综合考量，判断为变压器在制造过程中工艺不严导致受潮，在运行过程中水分被分解成H2。

用油中溶解气体含量分析指导变压器状态检修摘要：变压器油中溶解气体色谱分析是判断变压器内部故障的重要手段。

通过介绍变电站变压器故障色谱分析的实例，说明色谱分析结合电气试验进行综合分析，可以比较准确地判断变压器故障类型和故障部位。

关键词：油中溶解气体色谱分析状态判断0 引言变压器是电力系统中的重要设备，它担负着电能的传输和分配，所以它的安全稳定运行有着重要意义。

通过变压器油中溶解气体含量分析，可以知道变压器的运行状况。

再结合其他相关电气试验，可判断变压器内部是否存在故障，也可以进一步根据故障产生气体组分的类型含量及产气速率的不同可判断故障的性质即区分是过热故障还是放电性故障，判断变压器故障的故障位置、严重程度及危害性，提出相应处理措施。

1 分析机理变压器油即矿物绝缘油，是石油的一种分馏产物，其主要成分是烷烃、环烷烃、芳香烃等成分组成的烃类混合物。

当充油电气设备处于正常运行状态下，油和固体绝缘分解出的气体量极少。

随着运行时间的增加，固体绝缘逐渐显出老化趋势，分解出的CO和CO2将逐年增多。

当变压器内出现放电或过热时，油或固体绝缘分解产生出一些气体。

这些气体在油中经过对流、扩散，会不断溶解在油中，如果产生的气体数量大于溶解于油中的数量时，便会有一些气体进入气体继电器中。

各种气体产生的条件不同，产生气体的种类和数量与外施能量有关（几种常见气体产生时所需的能量见表1），如局部放电，通过离子反应、断裂主要生成H2，还可生成甲烷、乙烯、乙烷、乙炔等气体，生成不同的气体时分别需要各自的温度和能量。

一般说来，乙烯是在高于甲烷和乙烷的温度(大约500℃)下生成的，乙炔一般是在800℃～1200℃的温度下生成的，而且当温度降低时反应被迅速抑制，慢慢积累。

因此，大量的乙炔是在电弧中产生的。

在变压器油发生物理、化学反应时，伴随生成各种气体，并经长期积累，成为数量显著的气体。

这些分解出来的气体形成气泡在变压器油中经对流扩散，不断的溶解在油中。

变压器油色谱分析与故障判断摘要：变压器油作为变压器的主要绝缘介质，对变压器绝缘、散热、灭弧起到非常重要的作用，并且定期的对变压器油性能进行化验，可以映射出变压器内部可能存在的问题,对保障设备稳定运行有重大帮助。

关键词：变压器油、色谱分析、故障判断一、变压器油的作用变压器油是一种石油的分馏产物, 我国现行的相关标准是《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》GB2536, 对变压器油牌号的分界根据油凝点高低来界定, 分为10 #、25#和45#三类。

10#变压器油采用石蜡基油生产，25#变压器油采用中间基油产或是采用环烷基油生产, 45#变压器油采用环烷基油生产。

运用在变压器中主要包含以下作用：散热冷却作用：变压器在带电运行过程中，由于线圈中有电流通过，“铜损”和“铁损”均以发热的形式表现出来，致使热量集聚，温度上升。

如果不设法散热，必然会使线圈内部温度过高，当温度超过某一数值时，会损坏线圈和铁芯间的固体绝缘材料，造成短路，损坏变压器。

变压器油的比热大，运动黏度底，热传导性良好，可以将损耗产生的热量经过绝缘材料或直接传递给变压器器身。

运行时变压器油温度升高，相应的比重降低，借助自身的对流或外部的强迫循环，热的油在变压器器身内上升到上部，下部较冷的变压器油也跟着上流。

上部温度较高的油进入变压器四周的散热片，把其中的热量传递给外界，从而达到散热的目的，保证变压器的正常运行。

绝缘防潮防氧化作用：常用的环烷基变压器油主要成分是环烷烃，其最大的特点是介电常数高、介质损耗小，绝缘强度高。

有资料显示，空气的介电常数为1.0，而变压器油的介电常数介于2.2~2.4之间，相比较而言，变压器绝缘油的绝缘强度比空气高很多。

当变压器器身全部浸没在变压器油内时，大大提高了绝缘强度，可以更有效的保证变压器的安全运行。

变压器油不会因受到空气和水分的侵蚀而很快变质，将绝缘材料浸没在变压器油中，能起到将铁芯和线圈等组件与空气和水分隔离的作用，使其免受潮气侵蚀。

变压器油中溶解气体的分析与故障判断随着变压器运行时间的延长，变压器可能产生初期故障，油中某些可燃性气体则是内部故障的先兆，这些可燃气体可降低变压器油的闪点，从而引起早期故障。

变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解，产生的气体大部分溶于油中，但产生气体的速率是相当缓慢的。

当变压器内部存在初期故障或形成新的故障条件时，其产气速率和产气量则十分明显，绝大多数的初期缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行适当分析即能检测出故障。

1、变压器油中的气体类别气相色谱法正是对变压器油中可燃性气体进行分析的最切实可行的方法，该方法包括从油中脱气和测量两个过程。

矿物油是由大约2871种液态碳氢化合物组成的，通常只鉴别绝缘油中的氢气(H2卜氧气(02)、氮气(N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(C0)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(C02)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9种气体，将这些气体从油中脱出并经分析，证明它们的存在及含量，即可反映出产生这些气体的故障类型和严重程度。

油在正常老化过程产生的气体主要是一氧化碳(C0)和二氧化碳(C02)，油绝缘中存在局部放电时(如油中气泡击穿)，油裂解产生的气体主要是氢气(H2)和甲烷(CH4)。

在故障温度高于正常运行温度不多时，产生的气体主要是甲烷(CH4)，随故障温度的升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐渐成为主要物征气体；当温度高于1000 C时(如在电弧弧道温度300 C以上)，油裂解产生的气体中含有较多的乙炔(C2H2)，如果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(C02)。

2、如何判断电气设备的故障性质运用五种特征气体的三对比值判断电气设备的故障性质：(1) C2H2/C2H4 < 0.1 0.1 v CH4/H2V 1C2H4/C2H6 v 1时，属变压器已正常老化。

变压器油中溶解气体研究和故障判断作者：贺天宇来源：《科技与创新》2014年第17期摘要：变压器系统发生故障或出现异常时，变压器油液的分解变化更为明显。

以变压器油液中的溶解气体为研究对象，并以此作为变压器发生故障的判断依据，从而保障变压器运行的可靠性。

关键词：变压器；溶解气体；油液；故障中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）17-0015-02变压器油箱中的油液可直观反映其异常情况或故障问题，比如油温异常、气味或颜色异常等，通过对变压器油液的分析、研究，可有效诊断变压器的故障问题。

变压器油液在环境湿度、空气氧气浓度等长期催化下会发生化学分解或变质作用，生成可溶性气体溶入油液中。

变压器在正常运行时，这种化学作用是比较缓慢的，然而，如果变压器存在异常或故障隐患时，则会加剧这种作用，分解出更多的气体。

因此，对变压器油液中所溶解的气体组成、含量等进行研究、分析，便可对变压器故障进行准确判断，以便得到及时解决。

1 油液中溶解气体的主要成分及来源通过采用特定的方式对变压器油液中的溶解气体进行检测、分析，归纳、总结出变压器油液中的可溶解气体成分及来源主要如下：①空气中的气体。

由于变压器油液在使用中与空气是直接接触的，因此空气中可溶性物质如N2、O2等成分便会溶于油液中。

②正常状态下因化学反应而生成的气体。

变压器油液主要是由烃类组成，这种物质在绝缘、可散热性能上发挥着较好的作用。

然而，烃类在电场、水、氧气等环境下，会发生缓慢的化学反应，生成物除包括有非气态的化合物外，还会分解释放出少量的氢气、低分子组态的烃类气体和较多的无机碳氧化合物，比如典型的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

③异常或故障情况下的气体生成物。

变压器发生故障或出现异常情况时，油箱中油液温度高于正常温度，而这种变化会使油液中的化学反应生成物向碳、氢化合物转变。

在油温上升幅度较小时，生成物主要为甲烷（CH4），随着温度的升高，生成物中碳的含量逐渐升高，比如生成乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）等。

变压器油中溶解气体的检测与分析技术变压器是电力系统中常用的设备之一，其正常运行对电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。

然而，随着变压器运行时间的增长，变压器油中可能会溶解各种气体，这些气体可能对变压器的性能和安全性造成不利影响。

因此，准确检测和分析变压器油中的溶解气体成分，对变压器的运行状态进行评估和维护具有重要意义。

一、变压器油中溶解气体的来源及其影响1. 溶解气体来源变压器油中的溶解气体主要来源于以下几个方面：（1）变压器绝缘体的老化、降解过程中产生的气体；（2）变压器内部与油接触的活性金属表面（如铜、铁等）的腐蚀产物；（3）变压器内部存在的绝缘材料或固体绝缘层的气体释放；（4）变压器运行过程中，外界环境中进入变压器的气体。

2. 影响变压器油中溶解气体的存在会对变压器的性能和安全性产生以下不利影响：（1）气体在变压器中积聚会导致电晕放电等异常现象，加剧设备老化；（2）有些溶解气体在变压器油中会发生化学反应，产生酸性物质，对变压器内部金属与绝缘材料的腐蚀加剧；（3）气体的存在会降低变压器油的绝缘性能，缩短变压器的使用寿命；（4）变压器油中气体增加会导致油的体积变大，进而影响变压器油的流动性和传热性。

二、变压器油中溶解气体的检测技术1. 气体浓度检测气体浓度检测是评估变压器油中溶解气体含量的主要方法之一。

常用的气体浓度检测技术包括：（1）气体色谱法：利用气体色谱仪检测变压器油中各种气体的含量，通过对色谱图的解析和比对，确定各种气体的浓度。

（2）红外光谱法：利用红外传感器对变压器油中的溶解气体进行检测，通过红外光谱的吸收峰进行气体浓度的定量分析。

（3）超声波法：通过超声波传感器对变压器油进行扫描，测定气体的传递速度以及声速的变化，进而计算出气体的浓度。

2. 气体成分分析除了检测气体的浓度外，对气体成分进行精确分析也是重要的一步。

常用的气体成分分析技术有：（1）质谱法：利用质谱仪对变压器油中溶解气体进行定性和定量分析，通过碰撞诱导解离（CID）技术，实现气体分子的碎片化，进而确定气体成分。

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。

变压器油中溶解气体分析与故障诊断摘要:在电力系统的各种电气设备中,变压器是其重要的组成部分。

采用油中溶解气体分析(DGA)技术对变压器故障进行早期故障诊断,可减少变压器不必要的事故停用,对保证电力系统安全可靠运行有较大的作用。

文章对变压器油中溶解气体的组分及故障诊断方法进行了分析讨论。

关键词:变压器;油中溶解气体;故障诊断变压器是电力系统中最重要的设备,用途非常广泛。

变压器内的绝缘油和有机绝缘材料随着运行时间的增加,在热和电的长期作用下会逐渐老化和分解,并产生极少量的气体,这些油中溶解气体包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳等。

但是,当变压器内部出现故障时,油中气体的含量就会发生很大的变化。

随着故障的发展,当产气量大于溶解量时,便有一部分气体以游离气体的形态释放出来。

实践证明,绝大多数的变压器初期缺陷都会出现早期迹象,因此,测量分析溶解于油中的气体含量就能尽早的发现变压器内部故障。

1油中溶解气体的成分分析变压器绝缘材料热分解所产生的可燃和非可燃性气体达20种左右。

因此,为了有利于变压器内部故障判断,选定必要的气体作为分析对象是很重要的。

目前国内外所分析的气体对象是不统一的,我国按DL/722-2000要求一般分析9种或8种气体,最少必须分析七种气体。

变压器中的故障特征气体种类为:O2、N2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2。

以这九种气体作为分析对象的原因见如下:O2主要了解脱气程度和密封好坏;N2主要了解氮气饱和程度;H2主要了解热源温度或有没有局部放电;CO2主要了解固体绝缘老化或平均温度是否高;CO主要了解固体绝缘有无热分解;CH4、C2H6、C2H4三种气体主要了解热源温度;C2H2主要了解有无放电或高温热源。

2变压器内部常见故障与油中溶解气体的关系变压器内部常见故障可大致分为电性故障和热性故障两种。

油中溶解的气体可反映故障点引起的周围油、纸绝缘的电、热分解本质。

变压器油色谱分析摘要:当变压器内部发生过热、放电等故障时，势必导致故障附近的绝缘物分解。

分解产生的气体会不断地溶解在油中的，不同性质的故障所产生的气体成分也不同，即使同一性质的故障，由于故障的程度不同，产生的气体数量也不相等。

因此，对油中溶解气体的色谱分析，可以早期发现潜伏性故障的性质、程度和部位，以便及时处理故障，避免事故的发生。

关键词:变压器油；油色谱分析；故障判断1.气相色谱法的原理色谱法又叫层析法，它是一种物理分离技术。

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此固定相的流体，叫做流动相。

气相色谱的分离原理是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，试样的各组分就在两相中经反复多次地分配，使得原来分配系数只有微小差别的各组分产生很大的分离效果，从而将各组分分离开来。

然后再进入检测器对各组分进行鉴定。

2、色谱分析的过程2.1取出一定量的变压器油利用变压器油的色谱来判断变压器出现的故障种类，要通过几个过程的操作来进行。

在对变压器油中溶解气体进行色谱分析时，至关重要的一步是取油样，所取油样要有足够代表性，如何取样才不致于使油中溶解气体散失？理想的取样应满足以下条件。

(1)所使用的玻璃注射器严密性要好。

(2)取样时能完全隔绝空气，取样后不要向外跑气或吸入空气。

(3)材质化学性稳定且不易破损，便于保存和运输。

(4)实际取油样时，一般选用容积为100ml全玻璃注射器。

(5)取样前将注射器清洗干净并烘干，注射器芯塞应能自由滑动，无卡涩。

(6) 应从设备底部的取样阀放油取样。

(7)取样阀中的残存油应尽量排除，阀体周围污物擦干净。

(8)取样连接方式可靠，连接系统无漏油或漏气缺陷。

(9)取样前应设法将取样容器和连接系统中的空气排尽。

(10)取样过程中，油样应平缓流入容器，不产生冲击、飞溅或起泡沫。

(11)取完油样后，先关闭放油阀门，取下注射器，并封闭端口，贴上标签，尽快进行色谱分析。