如何利用色谱分析法检测与诊断变压器的内部潜伏故障.doc

如何利用色谱分析法检测与诊断变压器的内部潜伏性故障我公司自上世纪80年代开展了色谱分析试验工作，并且成功应用这种试验发现了多个变压器故障，为公司的安全运行做出了贡献。1995年10月在进行预防性试验时发现焦南#1主变内部存在电弧放电兼过热故障，停电后经吊心检查发现B相线圈一匝烧坏。1996年8月试验发现焦南#2主变内部存在电弧放电故障，停电后吊心发现内部有放电痕迹。2006年10月预防性试验发现修武#3主变存在高温过热故障，经检查发现系附件潜油泵烧坏所致。2007年10月太子庄#2主变存在高温过热故障，经检查发现系附件烧坏所致。可以说我公司色谱分析试验工作历年来取得了不少骄人的成绩。 由于大家对色谱分析试验不大了解。下面我首先对色谱分析的基础知识进行一下讲解。1.色谱基础知识简介 其实色谱是一种分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。气固色谱的“气”字指流动相是气体，“固”字指固定相是固体物质。例如活性炭、硅胶等。气液色谱的“气”字指流动相是气体，“液”字指固定相是液体。实际工作中我们采用的是气相色谱分析法。是一种用气体作为流动相的色谱法。由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。HYPERLINK /image/b3f6cea2141375eccaefd00d t _blank 气相色谱仪一般由以下五大系统组成：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统。气相色谱分析一般流程为：载气由高压钢瓶中流出，经减压阀降压到所需压力后，通过净化干燥管使载气净化，再经稳压阀和转子流量计后，以稳定的压力、恒定的速度流经气化室与气化的样品混合，将样品气体带入色谱柱中进行分离。 分离后的各组分随着载气先后流入检测器，然后载气放空。检测器将物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号，经放大后在记录仪上记录下来，就得到如下图所示的色谱流出曲线。色谱流出曲线（色谱图）和区域宽度根据色谱流出曲线上得到的每个峰的保留时间，可以进行定性分析，根据峰面积或峰高的大小，可以进行定量分析。2、色谱分析法检测与诊断变压器的内部潜伏性故障的方法正常情况下，油浸式电力变压器中的绝缘油及有机固体绝缘材料，在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的氢、低分子烃类气体和碳的氧化物。当变压器内部发生潜伏性故障时，会加快这些气体的产气速度，并经对流、扩散不断溶解在油中，故障气体的组成和含量与故障的类型、严重程度有密切的关系。变压器油中溶解气体色谱分析法就是利用色谱法中的分配定律，测定出变压器油中溶解气体的浓度。根据分析结果和部颁变压器油中溶解气体分析和判断导则（以下简称部颁导则），可诊断出变压器等充油电气设备内部的潜伏性故障。因此变压器油中溶解气体的色谱分析法，能尽早地发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障，是监督与保障设备安全运行的一个重要手段。2.1油中溶解气体含量与注意值比较进行判断：变压器油中溶解气体分析对象包括：氢（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）共7个组分，总烃（C1+C2）为甲烷、乙烷、乙烯和乙炔四种气体总和。将色谱分析测出的特征气体浓度与部颁导则规定的特征气体注意值（见表1）相比较，可对变压器等设备有无故障作出初步判断。表1：变压器油中溶解气体含量的注意值名称型式开放式隔膜式绝对产气速率（mL/h） 0.250.5相对产气速率（%/月）102.2根据故障点的产气速率判断：产气速率为单位时间内某种气体组分的增长量,它包括绝对产气速率和相对产气速率两种，部颁导则规定产气速率注意值见表2。表2：总烃产气速率的注意值名称C2H2H2C1+C2含量（L/L）1505150有的设备因某些原因使气体含量基值较高，超过表1注意值，但增长速率低，不能断定为故障；有的设备虽低于注意值，而含量增长迅速，也应引起注意。因此，考查产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势有更加直接和明显的作用，可以进一步确定故障的有无及性质。在考查产气速率时，还应调查设备的有关情况，如是否为新设备，设备近期是否经过大、小修等，以便可靠地判断实际的产气速率。2.3三比值法判断： 只有根据各特征气体含量的注意值或产气速率注意值判断可能存在故障时，才能用三比值法判断其故障的类型。部颁导则采用国际电工委员会提出的特征气体比值的三比值法作为判断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法。此方法中每种故障对应的一组比值都是典型的，对多种故障的联合作用，可能找不到相应的比值组合，此时应对这种不典型的比值组合进行分析，从中可以得到故障复杂性和多重性的启示。例如，三比值为121或122可以解释为放电兼过热。又如在追踪监视中，发现比值组合方式由020122则可判断故障可能是先有过热后发展为电弧放电兼过热。 对于在运行中的变压器，通过上述方法检查出可能存在潜伏性故障时，如特征气体微有增长或稳定在一定范围时，可采用气体追踪分析的方法监控设备；如特征气体增长很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，对变压器进行处理。2.4综合分析判断 色谱分析法虽然对于运行设备内部的潜伏性故障很灵敏，但是也有它的局限性。通常我们只能对故障性质和故障发展趋势作出判断，对故障部位无法做出准确判断。比如2006年10月份修武#3主变压器的故障诊断分析，我们只能判断出设备内部存在高温过热故障，却无法确定准确部位，后经高压试验发现原因在于主变的附件潜油泵烧毁。所以在进行色谱试验分析判断时必须结合电气试验，以及设备运行、检修等情况进行综合分析，在保障设备安全运