电力变压器的油色谱判别及分析
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析是一种常用的变压器故障判断方法，它通过分析变压器油中的有机和无机成分，来判断变压器的运行状况和可能存在的故障。
变压器油色谱分析主要是通过将变压器油样品进行化学分离和定性分析，以及对分离得到的有机化合物进行定量分析，来得到变压器油中存在的有机和无机成分的含量和相对变化情况。
在变压器油中，常见的有机成分主要包括酚类化合物、醛类化合物、酮类化合物、苯类化合物等。
这些有机成分的存在可以表明变压器可能存在绝缘材料老化、绝缘层击穿、过热等故障情况。
而无机成分主要包括金属元素和硫元素等。
金属元素的含量可以反映变压器内部的绝缘层、线圈等元件的磨损程度。
硫元素的含量则可以表明变压器内部可能存在绝缘材料的硫化反应，这是一个常见的变压器故障情况。
通过对变压器油样品进行色谱分析，可以通过分析有机和无机成分的含量和相对变化情况来判断变压器的运行状况和可能存在的故障。
如果发现变压器油中有机成分的含量和相对变化较大，可以判断变压器的绝缘材料可能存在老化、击穿等故障情况。
如果发现变压器油中金属元素和硫元素的含量较高，可以判断变压器内部的元件可能存在磨损和硫化等故障情况。
最新电力变压器绝缘油色谱法检测指南
标题：绝缘油色谱新指南昔有电变压器，为用甚广，其效之良窳，系于绝缘油之质。
绝缘油若失其本性，电器便生瑕疵，甚至祸及人畜。
故检测绝缘油之法，不可不谨。
今述绝缘油色谱法检测指南，以备参考。
先观色谱法，乃是一种剖析绝缘油中混杂物之艺，以色相分，可知油中何物。
此法之妙，在于能预先诊断变压器内之潜在疾患，防患未然。
且说操作此法，需准备样本。
取油时，务须洁净器皿，勿令尘埃异污入油中。
采样已毕，以专用器盛之，细密封存。
次之，设定色谱仪。
色谱仪者，分离与检测之关键也。
启机前，须确保仪器调校妥当，温湿度合宜。
参数设定，应依循最新指南之推举。
遂进行检测，先将样本注于色谱仪中，激发而分离之。
记录色谱图谱，以此分析油中所含烃类、气体及其他杂质。
色谱图谱乃是一门大学问。
峰之高低，面积之大小，皆有所指。
例如氢气、甲烷等小分子气体之存在，或提示变压器内部有放电现象；而较大分子如乙烯、丙烷等，则可能预示油料老化或过热。
判读图谱，不可草率。
需对照标准图谱，细致比对，结合变压器运行状况，逐一解析。
若发现异常，应立即进一步诊断，查明原因。
此外，检测后须清洁仪器，保持其精良性能。
残留杂质或影响后续检测结果，切莫轻视。
注意事项亦不可忽略。
检测过程中，应避免震动与温度波动，以免造成误差。
又如样本存放过久，亦会影响准确性，宜尽快检测。
绝缘油色谱法虽好，但非万能。
有时还需辅以其他检测手段，如物理化学测试等，方能全面评估变压器之健康状况。
最后，记检测结果，归档备查。
数据之对比，有助于掌握变压器运行趋势，预防未来故障。
综上所述，绝缘油色谱法为变压器维护之重要手段，其指南之更新，反映了科技进步与行业经验积累。
遵循最新指南，可保变压器平安无事，延长使用寿命。
吾辈从事电力工作者，当熟读指南，精益求精，方能使电力系统稳定可靠，不负众望。
如此，方能确保百姓用电无忧，促进世界和谐发展。
电力变压器的油色谱分析
电力变压器的油色谱分析目前，在变压器的故障诊断中，单靠电气试验的方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，而通过变压器中气体的油中色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效，这已为大量故障诊断的实践所证明。
油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度的变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度的升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2。
这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系。
而局部过热、电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因。
变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体（主要包括氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体）。
当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会逐渐增加。
对应这些故障所增加含量的气体成分见表5-9。
表5-9 不同绝缘故障气体成分的变化（1）分析气体产生的原因及变化。
（2）判断有无故障及故障类型。
如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。
（3）判断故障的状况。
如热点温度、故障回路严重程度及发展趋势等。
（4）提出相应的处理措施。
如能否继续进行，以及运行期间的技术安全措施和监视手段，或是否需要吊心检修等。
若需加强监视，则应缩短下次试验的周期。
这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升至绝缘油表面，并进入气体继电器。
经验表明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。
因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性有非常重要的意义和现实成效，在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，已将变压器油的气体色谱分析放到了首要位置，并通过近些年来的普遍推广应用和经验积累取得了显著的成效。
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析及故障判断变压器的正常运行离不开润滑油的保护。
而随着变压器使用时间的增长，油的基础性质、化学成分等特性也会发生变化，进而影响了变压器的运行情况。
因此，对变压器油进行色谱分析及故障判断，可以帮助工程师及时发现和解决潜在的问题，确保变压器的正常运行。
变压器油中的有机化合物数量较多，因此色谱分析能够更全面、准确地判断变压器油的质量情况。
常见的色谱分析方法包括气相色谱（GC）和液相色谱（LC）。
其原理在于，将油样品分离成各种有机化合物，并通过检测不同化合物的峰值，分析出它们的种类、含量、分布情况。
变压器油色谱分析指标包括铜、铁、砷、水分、气体等指标。
其中，铜、铁含量的上升，往往意味着变压器内部存在过度放电的现象；砷和气体的含量高，意味着变压器内部存在击穿或者加热的现象；水分的含量高，则表明变压器密封不良或者油路存在泄漏；综合分析这些指标，可以有效的检测变压器的内部情况，尤其是在早期发现潜在故障，有助于延长变压器寿命。
在变压器故障判断时，我们应该针对不同的故障种类，选择不同的判定方法。
例如，如果发现变压器内部有淤积物，首先需要对油样进行色谱分析，确定淤积物的种类。
对于含有铜和铁等金属元素的淤积物，往往是由于变压器内部绕组过度放电，导致线圈内部铜丝股断裂。
此时需要对变压器进行分解检修，修复绕组中的断股。
如果淤积物中含有大量的热解油，这可能是变压器内部存在过载运行的现象，需要检测变压器内部的散热系统，改善冷却条件。
总之，变压器油色谱分析及故障判断是保证变压器长期稳定运行的重要手段。
合理应用这些方法，可以帮助工程师及时发现和解决变压器内部潜在的问题，最终提高变压器寿命，降低故障率，从而保障电网的稳定运行。
变压器油色谱三比值法
变压器油色谱三比值法
首先，让我们来了解一下变压器油色谱三比值法的原理。
这种
方法基于变压器油中不同气体和颗粒物的比值，通过比较这些比值
与标准值，来判断变压器油中是否存在异常情况。
通常包括氢气/甲
烷比值、乙烯/乙炔比值和乙炔/乙烯比值。
氢气/甲烷比值用于评估变压器油中的热故障，因为在高温下，
油中的甲烷会逐渐转化为氢气。
乙烯/乙炔比值则用于检测变压器油
中的放电故障，因为放电会导致乙炔生成乙烯。
最后，乙炔/乙烯比
值通常用于评估变压器油中的热故障和放电故障的综合情况。
这种方法的优点在于可以通过比较不同比值的变化，综合评估
变压器油中的故障情况，提高了故障诊断的准确性。
同时，这种方
法也比较简单易行，可以在实验室或现场进行。
然而，需要注意的是，变压器油色谱三比值法也有一些局限性。
比如，对于不同型号的变压器油，标准值可能会有所不同，因此在
实际应用中需要谨慎选择标准值。
另外，这种方法也无法直接定量
测量油中的气体和颗粒物的浓度，只能作为一种辅助手段来使用。
总的来说，变压器油色谱三比值法是一种常用的检测方法，可以帮助工程师及时发现变压器油中的故障和污染物，从而采取相应的维护措施，延长变压器的使用寿命。
电力变压器油色谱分析
测 分离 出来 的混合 气体含 量 的传感 器通常 有半导体 传
感器 、氢焰离子化传感器（ Ｆ Ｉ Ｄ ） 和热导式传感器（ Ｔ Ｃ Ｄ ） 。 （ ２ ）光声光谱法 。光声光谱法 是以光 声效应为基础 的 检测方法 。气体分子 吸收 电磁的辐射而产生光声效应 ，
当特定 的气体 吸收 了特定 波长 的红外线 以后温度将 升
独气体或者 以某种气体为主的多种气体的综合浓度 ，其
基本原理是利用检测设备 中的渗透膜使 油中溶解 的气体 进入反应装置并与氧气反应后发 出信号 ，根据信号传递 的判定该气体 的量 。单组分在线检测设备的体积小 、价 格低 ，无需载气和定期更换 ，基本符合免维护 的标准 。 但是所测量到 的指标数值误差较大 ，主要用 于检测油 中 气体含量 的变化趋势 ，在受 到设备 的报警信号后 ，应及 时展开实验室色谱 分析确定故障的原 因。 ２ ． ２ 多组分在线监测设备。多组分监测设备主要通过
（ 作者 单位 ：四川华 电杂谷脑 水电开发有 限责任公司 ）
信息 系统 工程 ｌ ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ２ ０ １ ３ １
Ａ Ｃ Ａ Ｄ Ｅ ＭＩ Ｃ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ 学术研究
电 力变压器 油色谱分析
◆ 冯 丽 华
摘 要 ：油 色谱 分 析 是 检 测 、预 防 、 维修 电力 变压 器 的重 要 方 法 ，其在 电 力 变压
器设备 中的应 用对 于整个 电力 系统的正 常运转有着重要 意义。本论文将从什 么是油 色谱分析等基础知识入手 ，分析其在 电力变压 器中的应 用。 关键词 ：电力变压 器；油 色谱分析 ；应用
该设备检测到的气体种类较多、指标参数值与实验室测量 结果相近 ，更主要的是可以直接分析并诊断变压器设备 中 的故障。但设备体积大、维护工作较难、价格昂贵。 ２ ． ２ ． １ 油气分离技术。把油 中的气体与油分离开来称 为油气分离 ，目 前主要有膜分离技术、顶空脱气技术和真 空脱气技术等三种油气分离技术。 （ １ ） 膜分离技术。膜 分离是指利用特定高分子膜的透气性使气体与油分离。这 种分离技术对膜的要求 比较严格 ，首先高分子膜的使用寿 命要足够长 ，在变压器运行时不会蠕动和破损 ，还要求缩 短脱气即油气平衡时间。 目前油色谱分析在线监测设备的
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析及故障判断变压器油色谱分析是一种常用的检测方法，可用于判断变压器内部状态的分析技术。
通过对变压器油中各种有机物的分析，可以了解变压器的工作状态和潜在的故障情况，为及时采取相应措施提供依据。
变压器油是变压器的重要绝缘介质，其质量的好坏直接影响着变压器的正常运行。
在长期运行过程中，变压器油会因为热氧化、水分、固体杂质和电击穿等原因而发生变质，导致变压器故障。
变压器油色谱分析可以通过分析油中有机物的类型和含量的变化，来判断变压器的工作状态和潜在的故障情况。
变压器油色谱分析主要通过在色谱柱中分离变压器油中的有机物，然后通过检测器测量其浓度，最后得到色谱图。
根据色谱图的形状和峰值的特征，可以判断出变压器油中存在的有机物的类型和含量。
根据变压器油色谱分析的结果，可以判断出变压器油中存在的以下几种故障情况：1. 水分：变压器油中的水分会导致固体杂质的生成，从而加快变压器的老化和氧化过程。
通过色谱分析，可以检测到水分含量的超标情况，从而采取相应的处理措施。
2. 氧化：变压器油在长期运行中，会因为受热和氧气的作用而发生氧化，导致油中产生酸、酮和醛等有机酸物质。
通过色谱分析，可以检测到氧化产物的含量，从而判断变压器油的氧化程度。
3. 电击穿：在变压器内部，由于电场的作用，容易产生放电现象，导致变压器油中产生异维环化合物。
通过色谱分析，可以检测到异维环化合物的含量，从而判断变压器油是否发生了电击穿。
4. 固体杂质：变压器油中会存在一些固体杂质，如颗粒物和沉淀物等。
这些固体杂质会导致变压器内部部件的磨损和堵塞，从而影响变压器的正常运行。
通过色谱分析，可以检测到固体杂质的含量和种类，从而判断变压器内部的情况。
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析及故障判断
变压器油色谱分析是一种常用的变压器故障诊断方法，通过分析变压器油中的有机和无机成分，可以快速准确地判断变压器的运行状态和可能存在的故障。
变压器油主要由基础油和添加剂组成，其中基础油负责润滑和绝缘，添加剂则负责提高油的抗氧化、抗腐蚀和冷却性能。
正常情况下，变压器油中的有机成分主要是由油基础油和添加剂分解产生的气体、烃类和酚类化合物等。
而无机成分主要是由变压器内部绝缘材料和金属组件的氧化产物组成。
变压器油色谱分析主要通过将变压器油样品注入色谱仪进行分析，根据样品中不同组分的保留时间和峰面积，可以判断油中有机和无机成分的含量及其种类。
颜色和嗅觉等感官指标也是判断油质量和可能存在故障的重要依据。
根据变压器油色谱分析的结果，可以判断以下几种常见的故障：
1. 水分：过高的水分含量会使油的绝缘性能下降，导致击穿事故，通过色谱分析可以观察到含有水分的峰值。
2. 耗气：变压器油中的气体可以通过色谱分析来判断，高气体含量可能表示变压器有漏气或内部发生了放电。
3. 热稳定性：变压器油在高温下容易分解，产生酸质，通过色谱分析可以判断油中酸质的含量，过高的酸质含量可能会引发腐蚀和绝缘击穿。
4. 绝缘材料老化：变压器内部的绝缘材料在长期运行过程中会逐渐老化，产生氧化产物，通过色谱分析可以判断油中氧化产物的含量，过高的氧化产物含量可能表示变压器绝缘材料出现问题。
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作者：中试高测时间：2013-6-18 阅读：1
目前，在电力变压器的故障诊断中，单靠电气试验的方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，中试高测电气变压器油色谱分析仪而通过变压器中气体的油中色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。
变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体(主要包括氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体)。
当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会逐渐增加。
对应这些故障所增加含量的气体成分见表1-1。
表1-1 不同绝缘故障气体成分的变化
故障类型主要增大的气体成
分
次要增大的气体成
分
故障类型
主要增大的气体成
分
次要增大的气体成
分
油过热CH4、C2H4H2、C2H6油中电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油纸过热C2H4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6油纸中局放H2、CH4、C2H2、CO C2H6、CO2受潮或油有气泡H2
油质中火花放电C2H2、H2
根据色谱分析进行变压器内部故障诊断时，应包括：
1.分析气体产生的原因及变化。
2.判断有无故障及故障类型。
如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。
3.判断故障的状况。
中试高测电气如热点温度、故障回路严重程度及发展趋势等。
4.提出相应的处理措施。
如能否继续进行，以及运行期间的技术安全措施和监
视手段，或是否需要吊心检修等。
若需加强监视，则应缩短下次试验的周期。
经验表明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。
因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部
存在的潜伏性有非常重要的意义和现实成效，在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规
程中，已将变压器油的气体色谱分析放到了首要位置，并通过近些年来的普遍推广应用和经
验积累取得了显著的成效。
一、特征气体产生的原因
表1-2 变压器内部故障时气体及产生原因
气体产生的原因气体产生的原因
H2电晕放电、油和固体绝缘热分解、水分CH4油和固体绝缘热分解、放电
CO 固体绝缘受热及分解C2H6固体绝缘热分解、放电
CO2固体绝缘受热及分解C2H4高温热点下油和固体绝缘热分解、放电烃类气体C2H2强弧光放电、油和固体绝缘热分解油中各种气体成分可以从变压器中取油样经脱气后用气相色谱分析仪分析得出。
根据这些气体的含量、特征、成分比值(如三比值)和产气速率等方法判断变压器内部故障。
实际应用中不能仅根据油中气体含量简单作为划分设备有无故障的唯一标准，中试高测电气而应结合各种可能的因素进行综合判断。
二、特征气体变化与变压器内部故障的关系
1.变压器油故障判断标准
《规程》对变压器中溶解的气体含量进行了规定，只要其中的任何一项超过标准规定，则应引起注意，查明气体产生原因，或进行连续检测，对其内部是否存在故障或故障的
严重性及其发展趋势进行评估。
表1-3给出了变压器中溶解气体含量的标准。
表1-3 变压器油中气体含量规定值
气体组分总烃(甲烷、乙烷、乙烯、乙炔) 乙炔氢气
含量(ppm) 150 5 150 注：①500KV变压器乙炔含量的注意值为1ppm。
②1ppm=1/106
《规程》规定，烃类气体总的产气速率大于0.25ml/h(开放式)和0.5ml/h(密封式)时，或相对产气速率大于10%/min,可判断为变压器内部存在异常。
变压器纤维绝缘材料在高温下分解产生的气体主要是CO、CO2，而碳氢化合物很少。
当油纸绝缘遇电弧作用时，还会分解出更多的乙炔气体。
由于CO、CO2气体的测量结果分散
性很大，目前还没有规定相应的标准。
《规程》规定了变压器油中气体含量的劣化判定标准，中试高测电气利用该标准可以判定变压器油是否劣化，但不能判定故障性质和状态。
2.变压器油故障定性分析
利用特征气体分析法可以进行变压器故障原因的判断。
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。
气体特征随故障类型、故障能量及其涉及的绝
缘材料的不同而不同，即故障点产生烃类气体的不饱和度与故障源的能量密度之间有密切关
系。
利用特征气体分析法可以比较直观、方便地分析判断故障的大致类型。
表1-4给出了故
障性质定性分析方法。
故障类型 主要成分 气体特征描述
故障可能部位
局部放电 H 2、CH 4 总烃不高、H 2＞100ppm 、CH 4占总烃中的主要成分
绕组局部放电、分接开关触点间局部放电 火花放电 H 2 总烃不高、C 2H 2＞10ppm 、H 2含量高
绕组短路、分解开关接触不良、绝缘不良 电弧放电 H 2、C 2H 2 总烃高、C 2H 2高并构成总烃的主要成分、H 2含量高
绕组短路、分解开关闪烙、弧光短路
一般过热
CH 4、C 2H 4
总烃不高、C 2H 2＜5ppm
导体过热、分解开关故障
严重过热
CH 4、C 2H 4
总烃高、C 2H 2＞5ppm 但未构成总烃的主要成
分、 H 2含量较高
金属导体过热(温度达1000℃以上)
当H 2含量增大，而其他气体组分不增加时，有可能是由于设备进水或有气泡引起水和铁的化学反应，或在高电场强度作用下，水或气体分子的分解或电晕作用所致。
乙炔含量是区分过热和放电两种故障性质的主要指标。
但大部分过热故障，特别是出现高温热点时，也会产生少量乙炔。
例如，1000℃以上时，会有较多的乙炔出现，但1000℃以上的高温既可以有能量较大的放电引起，也可以由导体过热引起。
分接开关过热时，会出现乙炔。
低能量的局部放电，并不产生乙炔，中试高测电气或仅产生很少量的乙炔。
表1-5给出了电弧作用下变压器油和固体绝缘分解出气体的情况。
表1-5
电弧使变压器油及固体绝缘分解出气体(体积%)
H 2 C 2H 2 CH 4 C 2H 4 CO CO 2 O 2 N 2 变压器油 57～74 14～24 0～3 0～1 0～1 0～3 1～3 2～12 油浸纸板 40～58 14～21 1～10 1～11 13～24 1～2 2～3 4～7 油-酚栓树脂
41～58
4～11
2～9
0～3
24～35
0～2
1～3
2～6
三比值法是用五种气体的三对比值，用不同的编码表示不同的三对比值和不同的比值范围，来判断变压器的故障性质。
表1-6给出了三比值法的编码规则。
表1-6 三比值法的编码规则
特征气体的比值
按比值范围编码
说 明
C 2H 2/C 2H 4
CH 4/H 2 C 2H 2/C 2H 6
＜0.1 0 1 0 C 2H 2/C 2H 4=1~3，编码为1 CH 4/H 2=1~3，编码为2 C 2H 2/C 2H 6=1~3，编码为1
0.1～1 1 0 0 1～3 1 2 1 ＞3
2
2
2
序号故障性质
比值范围编码
典型事例C2H2/C2H4CH4/H2C2H2/C2H6
0 无故障0 0 0 正常老化
1
局部放电
低能量密度0 1 0 空隙中放电
2 高能量密度 1 1 0 空隙中放电并已导致固体放电3
放电
低能量1～2 1 1～2 油隙放电、火花放电
4 高能量 1 0 2 有续流的放电、电弧
5
过热故障＜150℃0 0 1 绝缘导线过热
6 150℃～
300℃
0 2 0
铁心过热；从小热点、接触不良到形成环流，温
度逐渐升高
7 300℃～
700℃
0 2 1
8 ＞700℃0 2 2
当变压器内部存在高温过热和放电性故障时，绝大部分情况下C2H2/C2H4＞3，于是可选用三比值法中其余两项构成直角坐标，CH4/H2作纵坐标，C2H2/C2H6作横坐标，形成T(过热)D(放电)分析判断图。
图1-1 TD分析判断图
用TD图法(见图1-1)可以区分变压器是过热故障还是放电故障，按其比值划分局部过热、电晕放电和电弧放电区域。
中试高测电气用这个方法能迅速、正确地判断故障性质，起监控作用。
通常变压器的内部故障，除悬浮电位的放电性故障外，大多以过热状态开始，向
灰色关联法就是通过计算待诊断故障模式与各类标准模式间的灰色关联度，并进行排序，以实现对变压器故障类型做出判断。