以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術(shù)人員主要介紹氣相色譜技術(shù)在變壓器故障分析中的運(yùn)用，分析了變壓器在不同類型故障下產(chǎn)生的特征氣體和含量。武漢泰特儀器產(chǎn)品涵蓋氣相色譜儀、氣相色譜配套、樣品處理設(shè)備、柱后衍生系統(tǒng)等，是國內(nèi)領(lǐng)先的分析儀器系統(tǒng)供應(yīng)商。GC2030系列氣相色譜儀是武漢泰特沃斯科技有限公司新推出的氣相色譜儀，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠。

變壓器一旦出現(xiàn)故障，將對生產(chǎn)產(chǎn)生停電面大、周期長的嚴(yán)重影響。及時(shí)了解油浸變壓器內(nèi)部運(yùn)行情況并發(fā)現(xiàn)故障苗頭，對保證變壓器安全、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行有十分重要的意義。變壓器油中溶解氣體的色譜分析是對變壓器工作狀態(tài)監(jiān)測的重要而有效的手段。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需變壓器停止運(yùn)行，便可在內(nèi)部故障的初期查明正在發(fā)展的缺陷，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。

1 變壓器故障產(chǎn)生的氣體組分及故障類型

1.1 變壓器絕緣材料產(chǎn)生的氣體組分和固體絕緣材料在電或熱的作用下分解產(chǎn)生的各種氣體中，對判定故障有價(jià)值的氣體有甲烷（C H 4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

絕緣油和絕緣材料在不同溫度和能量作用下主要產(chǎn)生的氣體組分，歸納如下：

1) 在140℃以下時(shí)有蒸發(fā)汽化和較緩慢的氧化。

2) 絕緣油在140℃到500℃時(shí)油分解主要產(chǎn)生烷類氣體，其中主要是甲烷和乙烷，隨溫度的升高(500℃以上)油分解急劇地增加，其中烯烴和氫增加較快，乙烯尤為明顯，而溫度(約800℃左右)更高時(shí)，還會產(chǎn)生乙炔氣體。

3)油中存在電弧時(shí)(溫度超過1000℃，使油裂解的氣體大部分是乙炔和氫氣，并有一定的甲烷和乙烯等。

4)設(shè)備在運(yùn)行中，由于負(fù)荷變化所引起的熱脹和冷縮，用泵循環(huán)油所引起的湍流，以及鐵芯的磁滯伸縮效應(yīng)所引起的機(jī)械振動等，都會導(dǎo)致形成空穴產(chǎn)生溶解氣體。假如產(chǎn)生的氣泡集在設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的高電壓應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，在較高電場下會引起氣隙放電(一般稱為局部放電)，而放電本身又能進(jìn)一步引起油的分解和四周的固體絕緣材料的分解，而產(chǎn)生氣體，這些氣體在電應(yīng)力作用下會更有利于產(chǎn)生放電氣體。這種放電使油分解產(chǎn)生的氣體主要是氫和少量甲烷氣體。

5)固體絕緣材料，在較低溫度(140℃以下)長期加熱時(shí)，將逐漸地老化變質(zhì)產(chǎn)生氣體，其中主要是一氧化碳和二氧化碳，且后者是主要成分。

6)固體絕緣材料在高于200℃作用下，除產(chǎn)生碳的氧化物之外，還分解有氫、烴類氣體，溫度不同，一氧化碳和二氧化碳的比值有所不同，這一比值在低溫時(shí)小而高溫時(shí)大。

綜上所述，變壓器不同故障類型產(chǎn)生的氣體組分如表1所示。僅僅根據(jù)分析結(jié)果的絕對值是很難對故障的嚴(yán)重性作出正確判定的，必須考察故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)(假如存在的話)的產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率是與故障消耗能量大小、故障部位、故障點(diǎn)的溫度等情況直接有關(guān)的。如總烴的相對產(chǎn)氣速率大于10%時(shí)應(yīng)引起留意。

1.2 變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的部位分析

了解變壓器內(nèi)部可能發(fā)生的故障類型，對氣相色譜分析結(jié)果定論時(shí)有很大的幫助，變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的部位主要回納為：

1) 過熱故障發(fā)生的部位

過熱性故障在變壓器內(nèi)常發(fā)生的部位主要為：載流導(dǎo)線和接頭不

良引起的過熱故障。如分接開關(guān)觸頭接觸不良、引線接頭虛焊、線圈股間短路、引線過長或包扎絕緣損傷引起導(dǎo)體間短接產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱，超負(fù)荷運(yùn)行發(fā)熱、線圈絕緣膨脹、油道堵塞而引起的散熱不良等。另一種是磁路故障，如鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯片間短路、鐵芯與穿芯螺釘短路、漏磁引起的油箱、夾件、壓環(huán)等局部過熱。

2)放電故障發(fā)生的部位

①高能量放電(電弧放電)故障原因通常是線圈匝層間絕緣擊穿，過電壓引起內(nèi)部閃絡(luò)，引線斷裂引起的閃弧，分接開關(guān)飛弧和電容屏擊穿等。這種故障氣體產(chǎn)生劇烈、產(chǎn)氣量大，故障氣體往往來不及溶解于油而聚集到氣體繼電器引起瓦斯動作。

②低能量放電一般是火花放電，是一種間歇性的放電故障。不同電位的導(dǎo)體與導(dǎo)體、絕緣體與絕緣體之間以及不固定電位的懸浮體，在電場極不均勻或畸變以及感應(yīng)電位下，都可能引起火花放電。

③ 局部放電是指油和固體絕緣中的氣泡和尖端，因耐壓強(qiáng)度低，電場集中發(fā)生的局部放電。這種放電不斷蔓延與發(fā)展，會引起絕緣的損傷(碳化痕跡或穿孔)。

利用氣相色譜分析變壓器油的氣體組分及其含量，能夠使技術(shù)職員充分把握并監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠提前知道變壓器內(nèi)部是否存在潛伏性故障，即在變壓器運(yùn)行中(不停電、不吊芯的情況下)，通過常規(guī)檢測及色譜分析就可以把變壓器內(nèi)有無故障診斷出來。更重要的是可分析判定故障的性質(zhì)，是過熱性故障還是放電性故障及故障的大概部位是在裸金屬部分還是參與了固體絕緣，從而進(jìn)一步估計(jì)故障的危害性，以便及時(shí)采取措施，作出正確處理，防患于未然，這對于變壓器的維護(hù)保養(yǎng)起到關(guān)鍵性的指導(dǎo)作用，從而更好地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。