1引言
电厂中的主变压器通常采用油浸式变压器,它是实现电能输送、电压等级转换的重要电气设备,其运行可靠性是保证电厂、电网安全、稳定的基础[1]。因此,必须对主变压器进行监测和试验,判断变压器是否存在故障,通常判断变压器故障的方法主要是电气试验法[2]和化学检测法[3]实践表明:单从电气试验法很难诊断出变压器的一些局部故障,必须结合化学检测法综合分析判断[4]。其中,化学检测法是对压器油中的气体成分和浓度进行分析,常见的变压器油气体检测方法有:气相色谱法、傅里叶变换红外光谱法、光声光谱法、拉曼光谱法、光纤光栅法[5]。
最常见、运用最多的是气相色谱法,蔡南[6]通过气相色谱法分析出让胡路变电站220kV#1变压器油中气体变化情况,判断出了变压器存在过热性故障;郭志楠[7]等通过气相色谱法判断出了变压器存在低能放电故障;文献[8]阐述了运用气相色谱法判断出变压器轻瓦斯报警的原因。文中主要论述了气相色谱法的原理及特点,运用气相色谱法对某电厂220kV#2主变压器进行故障诊断,通过停机检修后对其进行试验,验证了检修质量,给出了定期检测的建议。
2气相色谱分析的意义
气相色谱分析可以从微观诊断变压器有无故障，明确故障类型，利用专业的、科学的分析方法，及时有效地检测变压器运行中的潜在故障，采取必要措施，确保变压器安全正常运行。2气相色谱分析的气体及产气的原理主要特征气体：一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2），在判断油样的质量时，还需要考虑总烃含量，总烃含量包括甲烷，乙烷，乙烯和乙炔的4种含量的总和。
产气原理：变压器油在使用过程中产生的特征气体和总烃，其成分与含量可以有效的在气相色谱中显现。为了探究产气原理，那么就要对油的性质展开了解，变压器所用绝缘油是混合物，这样的混合物由众多结构不同的碳氢分子构成，油中常见的分子团有CH3*、CH2*和CH*等，连接这些化学分子团的主要成分一般为碳碳单键，由于机车运行过程中产生的高温环境与大电流高电压促使碳氢键和碳碳单键断裂，游离的氢原子和自由基随之生成，较为活泼的原子随机与其他基团结合，形成氢气和低分子烃类气体。在变压器内部局部放电时，离子反应的必然结果是碳氢键断裂，较高温度时，碳碳单键断裂，随之迅速形成以C－C键C＝C键和C≡C键为主要形式的合成烃类气体，上述碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键的形成根据化学键强度原则，逐级需要更多的能量，部分特征气体伴随绝缘材料的损耗生成。
3气相色谱分析过程
气相色谱法是用不活波气体作为载体，带动不同组分的混合气体，利用分离技术进行逐层脱气的方法。分离原理是在由流动相和固定相组成的两相系统中进行混合物组分之间的多重分配平衡和吸附平衡，由于组分的性质，固定相的作用结构和大小，以及极性的强度，使得分配系数不同和接近的组分得到分离，分离的组分通过检测系统并逐一进行识别和分析，从而分离出各自的气体。
利用气相色谱法分析变压器油，繁琐的操作流程会使分析结果有效大的误差，为了合理减轻由于实验误差带来的结论偏差以下几个操作环节在实际操作过程中有着重要意义：①当使用玻璃注射器抽取样品时，油样应在静压下自动进入注射器。②应尽快分析采集的油样，保留时间太长会使油样里的轻组分逸出，使得分析结论不准确。③振荡和取气用注射器要密封，密封胶帽不要多次使用以防漏气，振荡用注射器排净残留空气，振荡完毕将脱出气体及时取出。④必须选择1ml具有良好密封性的蓝芯注射器进行注射。进样时可先把注射器中空气反复排几次，再用脱出的待测定气清洗注射器，以减小检测误差，在对样气和外部标准气体进行取样之前，也可以用相同的方式反复清洁注射器。⑤进样垫的碎屑容易进入汽化室与样品作用会造成基线不稳和，因此最好选择PTFE膜注射垫基线稳定，每次进样都可能有垫碎末进入汽化室，时间长了，碎末积多，会减少汽化室的寿命和脱气效率，它对测试结果也有一定影响，应根据使用频率更换PTFE注射垫。⑥相同的工作人员观察注射器刻度，多少会有误差的，并且注射器有死体积，虽然死体积的值不会改变，但随着注射量的减少，其比例增加，并且测试结果也产生误差，因此，注射时每个注射量应保持一致，把误差减少到最小范围。
案例1：2016年11月1日韶山4B111型机车中修，接取B节变压器油，用100ml注射器取40ml油，再加入5ml氮气，密封后放入振荡仪，振荡完成后，用5ml注射器把气体全部取出，并读出脱出气体毫升数，取1ml脱出气体注入色谱仪，峰出完后，把谱图保存，点击定量结果和定量计算，就可以看到各组份的浓度。
CO50.28、CH428.84、C2H4156.20、C2H632.90、C2H215.45、CO22184.58、H26.55、总烃233.39。从各组分的浓度看出乙烯、乙炔、总烃超出注意值C2H2／C2H4＝15.45／156.20＝0.0098编码为0；CH4／H2＝28.84／6.55＝4.403编码为2；C2H4／C2H6＝156.20／32.9＝4.747编码为2。编码组合为022.根据编码表，故障类型为：对于高于700℃的热故障，乙炔含量的增加表明热点温度可能高于1000℃。典型例子：分接开关接触不良，引线夹松动螺钉或接头焊接不良，涡流导致铜过热，磁芯发生磁漏，局部短路和层间绝缘不良，铁芯在多个点接地。
典型例子：线圈匝，层间短路，相间短路，分接头短路，引线放电，外壳线圈断开，引线放电到其他接地体，分接开关弯曲，环电流产生电弧。上述事故案例说明运用变压器油气相色谱分析的特征气体，根据三比值法能够判断变压器存在故障类型，并且说明故障类型与不同的特征气体含量有关。
5结束语
经过厂家处理,综合分析此次故障原因为绝缘纸板质量差,长周期运行,材质恶化,在真空条件不好时,绝缘纸板之间的存在少量空气,场强被击穿,产生间歇式放电所致。因油中CO、CO2未见异常,厂家最终采取更换所有变压器油及绝缘纸板的措施。为避免#1主变压器发生类似问题该公司决定在2021年机组停备期间更换#1主变压器所有绝缘油及绝缘纸板。
参考文献：
[1]景桂荣.从变压器油气相色谱的特征气体到故障判断[J].内蒙古科技与经济,2019(21):107-108+143.
[2]江涛, 乔林,王利军,黄旦莉.变压器油气相色谱标准气体组分浓度异常的分析和思考[J].通信电源技术,2017,34(02):167-168.
[3]梁先丽,肖卉.刍议如何提高变压器油气相色谱分析准确性[J].科技创新与应用,2012(26):36-37.
[4]龚文权,钟连宏,陈洪海,赵卫民.500kV变压器油气相色谱异常的判断及故障处理[J].高电压技术,2002(09):50-51.
