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摘 要：了解和掌握色谱气相分析法，在电力系统中对变压器及带油的电气设备的运行状况是一个非常好的辅助判断工具。
关键词：平均产气速率X；总烃量；限量值
引言：
通过色谱气相分析法，能够使设备在不停运的情况下对其变压器器身状况进行全面的分析，并根据所出现的问题，采取必要的防范措施。
1.色谱分析变压器油方法
色谱气相分析法是近代迅速发展起来的一种新型的物化分离分析法，它是用气体作载体，把被分析的具有不同的混合气分离开，并将其遂一定性和定量，这一分离分析的全过程叫做色谱气相法，简称DCA。利用色谱气相法分析绝缘油中溶解的气体，是检测变压器等充油电气设备内部故障的有效技术措施。
2.DCA检测变压器内部故障的依据和应注意的问题
当变压器内部发生故障时，绝缘油和纤维质固体绝缘材料在电和热的作用下，分解出与故障性质和故障严重程度相关的各种气体，这些气体不同程度地溶解于油中或悬浮在油和绝缘物的空隙中，随着内部故障在性质和严重程度的不同，分解产生的气体在组分和数量上也有不同，总的规律是：气体随着故障的发生而产生，随故障的发展而增多。故障时产生气体的组分和故障性质（部位）之间的关系，以及故障严重程度和气体含量多少之间的关系，就成为用DCA检测变压器内部故障的理论依据。
变压器油中特征气体值不是判断变压器内部故障的标准，当气体浓度达到限量值时，应进行追踪分析查明原因。
表1：
变压器特征气体限量值
气体组分 H2
（氢） CH4
（甲烷） C2H6
（乙烷） C2H4
（乙烯） C2H2
（乙炔） C1+C2
总烃
限量值
mg/L 150 45 35 55 8 150
在诊断步骤中，首先应根据特征气体是否达到限量值来决定变压器的检测时间。但是，经验表明，机械地按照限量值决定溶解气体分析周期是不能保证变压器运行的安全。如：C2H2气体，无论其含量是否达到限量值，都要考虑到C2H2是电弧放电产生的。理论上，C2H2的形成需要很高的温度（1000℃以上），因此当出现C2H2时，无论其含量是否达到限量值，都必须采取跟踪分析，这一点对于维护变压器的安全运行是非常重要的。
3.变压器内部故障和油中气体组系的关系
变压器内部故障主要有热性故障和电性故障两种。
3.1热性故障，主要是由于分接开关接触不良，铁芯多点接地和局部短路，导线过电流和接头焊接不良，电磁屏蔽不良导致漏磁集中，冷却油道堵塞等原因所致。
如果热应力只引起热源附近绝缘油分解时，所产生的特征气体主要有C2H4和CH4两者之和一般占总烃的80%以上，而且随故障点温度的升高，C2H4所占的比例增加。其次是C2H6和H2，一般高温过热时，氢烃总量中有27%是氢气，通常过热故障时，不产生C2H2，只有当过热严重时，才会产生微量C2H2，但其最大含量不超过总烃量的10%。
3.2电性故障。它是在高电场力作用于下发生的。由于能量密度不同，可分为高能量的电弧放电和低能量的火花放电及局部的电弧放电。电弧放电多以线圈匝间、层间、段间绝缘击穿的故障形式出现。其次是以引线断裂或对地闪路、分接开关飞弧等故障，这些故障产气急剧，爆发性大，并无先兆可循，至今未能找到预测手段。此故障主要产H2和C2H2，其次是C2H4和CH4。由于故障发生迅猛，致使气体来不及溶解于油中，而直接由瓦斯继电器反映。由此可见，油中气体含量与故障点位置持续时间有很大关系。
局部放电大都发生在导电回路和磁导体的棱角部位，由此
产生的气体主要是H2和CH4，只有放电能量相当高时，才出现少量C2H2。
3.3受潮。当变压器内部进水受潮时，除油中水分和杂质易形成“小桥”，以及因绝缘中存在气隙产生局部放电产生H2外，还有因水分大电场作用下，电解产生的H2时，H2在氢烃总量中将占较高比例。
变压器内的不同类型的故障，其发展趋势不同，气体产生速率也不同。电性故障发展趋势相对于热性故障迅速，而热故障的最终表现形式往往是电性故障，如：绕组长期处于热状态，固体绝缘材料不断老化，最后导致绕组匝层间绝缘击穿放电。因此，对于电性故障在很短时间内进行跟踪是安全的，而对于热性故障则采取适当长的跟踪时间比较适宜。
4.故障严重程度的判断
故障的严重程度和故障消耗能量大小，故障部位以及故障点温度高低有直接关系，而故障平均产气速率X（单位：%/月）的高低对其是一个最好的表征。
当某一特征气体或总烃含量缓慢增长时，为慢性故障或绝缘正常老化。若平均产气速率X<10%/月时为异常，应追踪分析；若X>10%/月时，为严重故障。这种产气速率超过10%/月的故障可能是导电回路的急性故障，如不能即刻采取有效抢救措施，就会使故障突然爆发造成大的设备事故。
5.综合判断及技术措施
应用DCA法判断变压器故障还应必须结合有关设备运行、检修历史、外部检查、电气试验的方法进行综合分析，才能作出比较准确的判断，并根据综合判断的结果提出相应的防止事故的技术措施。
结语：
变压器及带油的电气设备的稳定运行，除了有好的判断好坏的方法，还要求设备维护人员对设备本身的运行状态进行跟踪，建立好设备运行台账，及时对可能出现的问题进行有效的监控，避免由于粗心大意而引起的不必要的损失。
作者简介：蒋国文，（1970-）男，电气工程师，湖南省理工大学，从事电气设备的维护、运行管理工作。
关键词：平均产气速率X；总烃量；限量值
引言：
通过色谱气相分析法，能够使设备在不停运的情况下对其变压器器身状况进行全面的分析，并根据所出现的问题，采取必要的防范措施。
1.色谱分析变压器油方法
色谱气相分析法是近代迅速发展起来的一种新型的物化分离分析法，它是用气体作载体，把被分析的具有不同的混合气分离开，并将其遂一定性和定量，这一分离分析的全过程叫做色谱气相法，简称DCA。利用色谱气相法分析绝缘油中溶解的气体，是检测变压器等充油电气设备内部故障的有效技术措施。
2.DCA检测变压器内部故障的依据和应注意的问题
当变压器内部发生故障时，绝缘油和纤维质固体绝缘材料在电和热的作用下，分解出与故障性质和故障严重程度相关的各种气体，这些气体不同程度地溶解于油中或悬浮在油和绝缘物的空隙中，随着内部故障在性质和严重程度的不同，分解产生的气体在组分和数量上也有不同，总的规律是：气体随着故障的发生而产生，随故障的发展而增多。故障时产生气体的组分和故障性质（部位）之间的关系，以及故障严重程度和气体含量多少之间的关系，就成为用DCA检测变压器内部故障的理论依据。
变压器油中特征气体值不是判断变压器内部故障的标准，当气体浓度达到限量值时，应进行追踪分析查明原因。
表1：
变压器特征气体限量值
气体组分 H2
（氢） CH4
（甲烷） C2H6
（乙烷） C2H4
（乙烯） C2H2
（乙炔） C1+C2
总烃
限量值
mg/L 150 45 35 55 8 150
在诊断步骤中，首先应根据特征气体是否达到限量值来决定变压器的检测时间。但是，经验表明，机械地按照限量值决定溶解气体分析周期是不能保证变压器运行的安全。如：C2H2气体，无论其含量是否达到限量值，都要考虑到C2H2是电弧放电产生的。理论上，C2H2的形成需要很高的温度（1000℃以上），因此当出现C2H2时，无论其含量是否达到限量值，都必须采取跟踪分析，这一点对于维护变压器的安全运行是非常重要的。
3.变压器内部故障和油中气体组系的关系
变压器内部故障主要有热性故障和电性故障两种。
3.1热性故障，主要是由于分接开关接触不良，铁芯多点接地和局部短路，导线过电流和接头焊接不良，电磁屏蔽不良导致漏磁集中，冷却油道堵塞等原因所致。
如果热应力只引起热源附近绝缘油分解时，所产生的特征气体主要有C2H4和CH4两者之和一般占总烃的80%以上，而且随故障点温度的升高，C2H4所占的比例增加。其次是C2H6和H2，一般高温过热时，氢烃总量中有27%是氢气，通常过热故障时，不产生C2H2，只有当过热严重时，才会产生微量C2H2，但其最大含量不超过总烃量的10%。
3.2电性故障。它是在高电场力作用于下发生的。由于能量密度不同，可分为高能量的电弧放电和低能量的火花放电及局部的电弧放电。电弧放电多以线圈匝间、层间、段间绝缘击穿的故障形式出现。其次是以引线断裂或对地闪路、分接开关飞弧等故障，这些故障产气急剧，爆发性大，并无先兆可循，至今未能找到预测手段。此故障主要产H2和C2H2，其次是C2H4和CH4。由于故障发生迅猛，致使气体来不及溶解于油中，而直接由瓦斯继电器反映。由此可见，油中气体含量与故障点位置持续时间有很大关系。
局部放电大都发生在导电回路和磁导体的棱角部位，由此
产生的气体主要是H2和CH4，只有放电能量相当高时，才出现少量C2H2。
3.3受潮。当变压器内部进水受潮时，除油中水分和杂质易形成“小桥”，以及因绝缘中存在气隙产生局部放电产生H2外，还有因水分大电场作用下，电解产生的H2时，H2在氢烃总量中将占较高比例。
变压器内的不同类型的故障，其发展趋势不同，气体产生速率也不同。电性故障发展趋势相对于热性故障迅速，而热故障的最终表现形式往往是电性故障，如：绕组长期处于热状态，固体绝缘材料不断老化，最后导致绕组匝层间绝缘击穿放电。因此，对于电性故障在很短时间内进行跟踪是安全的，而对于热性故障则采取适当长的跟踪时间比较适宜。
4.故障严重程度的判断
故障的严重程度和故障消耗能量大小，故障部位以及故障点温度高低有直接关系，而故障平均产气速率X（单位：%/月）的高低对其是一个最好的表征。
当某一特征气体或总烃含量缓慢增长时，为慢性故障或绝缘正常老化。若平均产气速率X<10%/月时为异常，应追踪分析；若X>10%/月时，为严重故障。这种产气速率超过10%/月的故障可能是导电回路的急性故障，如不能即刻采取有效抢救措施，就会使故障突然爆发造成大的设备事故。
5.综合判断及技术措施
应用DCA法判断变压器故障还应必须结合有关设备运行、检修历史、外部检查、电气试验的方法进行综合分析，才能作出比较准确的判断，并根据综合判断的结果提出相应的防止事故的技术措施。
结语：
变压器及带油的电气设备的稳定运行，除了有好的判断好坏的方法，还要求设备维护人员对设备本身的运行状态进行跟踪，建立好设备运行台账，及时对可能出现的问题进行有效的监控，避免由于粗心大意而引起的不必要的损失。
作者简介：蒋国文，（1970-）男，电气工程师，湖南省理工大学，从事电气设备的维护、运行管理工作。