變壓器故障產(chǎn)生氣體的特征當變壓器存在潛伏性故障時，必然使油和固體絕緣物高溫裂解，析出與故障形成有關(guān)的各種氣體，這些氣體（可燃的和不可燃的）伴隨著故障而產(chǎn)生和發(fā)展。也就是說，大部分充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障，在產(chǎn)生和發(fā)展過程中，總要長時間產(chǎn)生各種氣體物質(zhì)。

    這些氣體主要是乙炔（C2H2）、氫氣（H2）、氧氣（O2）、氮氣（N2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等。盡管變壓器的品種不同，使用的絕緣材料不一，運行時間及變壓器的構(gòu)造及容量各異，但是試驗和現(xiàn)場實際經(jīng)驗表明，產(chǎn)生的氣體成分與故障之間卻有著極其密切的關(guān)系，即氣體的性質(zhì)、特征和它所占比例的多少，能夠反映出故障的性質(zhì)及其嚴重程度。

    用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測變壓器，首先應(yīng)判明變壓器內(nèi)部是否存在著故障，特別是處于起始階段的潛伏性故障，進而確定故障的部位。潛伏性故障的初始階段一般為低溫熱點，在一定條件下發(fā)展為高溫熱點，繼而迅速發(fā)展為放電性熱點，終造成設(shè)備損壞的嚴重后果。

    故障類型用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測變壓器潛伏性故障，是快速準確的有效方法之一。由于變壓器故障的出現(xiàn)，必然產(chǎn)生相應(yīng)的氣體，而各種氣體的含量多少與故障的嚴重程度有關(guān)，這也就成為根據(jù)變壓器油中溶解氣體的質(zhì)（成分）和量（濃度）的變化來判斷故障的理論根據(jù)。

    依據(jù)大量的現(xiàn)場分析和變壓器的模擬試驗，歸納出氣體成分與故障之間的相互關(guān)系，見表1。

變壓器部分放電（局部放電）時產(chǎn)生大量的氫（H2）、甲烷（CH4）和乙炔（C2H2），當有擊穿時產(chǎn)生較多的一氧化碳（CO），當涉及紙熱變質(zhì)時會產(chǎn)生二氧化碳（CO2）。主要故障類型表現(xiàn)在金屬過熱而產(chǎn)生放電，并且擴大到固體絕緣物，屬于接點至線圈、匝層間的故障。

    變壓器局部過熱時，會產(chǎn)生較多的氫（H2）、乙炔（C2H2）、二氧化碳（CO2），主要故障表現(xiàn)在鐵芯部分，由于穿釘絕緣過熱引起炭化，致使鐵芯多點接地，造成鐵芯故障。變壓器正常運行時不允許鐵芯接地，因為其繞組周圍存在著交變磁場，受電磁感應(yīng)作用，高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵心與外殼之間都存在著寄生電容。帶電繞組通過寄生電容的藕合作用，使鐵芯對地產(chǎn)生懸浮電位。由于鐵芯及其它金屬構(gòu)件與繞組的距離不相等，使各構(gòu)件之間存在著電位差。當2點之間的電位差達到能夠擊穿其絕緣層時，便產(chǎn)生火花放電，這種放電是斷續(xù)的，長期下去對變壓器油和固體絕緣都有不良影響。為了消除這種現(xiàn)象，把鐵芯與外殼可靠地連接起來，使它與外殼等電位。但當鐵芯或其它金屬構(gòu)件2點或多點接地時，接地點就會形成閉合回路，造成環(huán)流，引起局部過熱，導致油分解，絕緣性能下降，嚴重時會使鐵芯硅鋼片燒壞，造成變壓器重大事故，所以變壓器鐵芯只能1點接地。

    絕緣物的熱分解產(chǎn)生氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2），由線圈局部散熱不良引起，屬于固體絕緣過熱故障。

    這些相互關(guān)系在具體運用中，還應(yīng)考慮瓦斯繼電器中的氣體是否存在一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），如果存在，表明有固體絕緣的熱分解，當放電影響到導體和紙的絕緣時，一氧化碳（CO）的含量很高；當放電發(fā)生在繞組時，屬于固體絕緣熱分解，瓦斯繼電器內(nèi)氣體含有較高的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。所以瓦斯繼電器中的氣體能幫助進一步判斷故障的性質(zhì)和原因。

    加強色譜分析的監(jiān)督作用多年來利用氣相色譜分析絕緣油中溶解氣體，檢測充油電氣設(shè)備內(nèi)部早期故障，已成為變壓器等充油電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督的重要手段之一。利用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)許多變壓器存在潛伏性故障。經(jīng)過多次跟蹤分析，故障判斷與吊芯處理結(jié)果基本相符，說明氣相色譜分析是監(jiān)督變壓器運行狀態(tài)行之有效的測試方法。

    故障變壓器經(jīng)吊芯處理后的結(jié)果說明，氣相色譜法在帶電情況下判斷準確性高，而且簡便迅速，現(xiàn)將氣體分析列于表2、表3。

    從表2中氣體變化可以看出：氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）總烴含量增大，且有乙炔（C2H2）生成（乙炔從無到有是個突變），各種氣體不斷增長，說明有固體絕緣物過熱，變壓器內(nèi)部油和紙中形成電弧。通過吊芯檢查，故障判斷基本相符。故障原因：在電流流過的紙板和外殼間形成電弧。

    表3故障是：由于產(chǎn)生瓦斯，繼電器突然動作發(fā)出信號，取樣分析各種氣體都很高，根據(jù)所含氣體的成分推斷：此故障屬于電弧放電，它是突發(fā)性的，油中氣體無法預知。通過對這臺變壓器的吊芯處理，各種氣體明顯減少，乙炔消失。監(jiān)督運行中也未發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，到目前為止運行狀態(tài)良好，說明故障判斷是準確的。

    分析油中溶解氣體的目的是為了了解設(shè)備運行狀況，了解故障原因，預測近期狀態(tài)，以便將充油電器設(shè)備的檢修方式由傳統(tǒng)的定期預防性檢修改為狀態(tài)檢測維修，這就是油中溶解分析的主要任務(wù)。多年來，用氣相色譜分析對運行中的變壓器進行監(jiān)督，檢測出多臺變壓器內(nèi)部有不同程度的潛伏性故障，經(jīng)過及時對吊芯處理，消除隱患，防止了事故的發(fā)生。因此，用色譜分析方法檢測變壓器潛伏性故障是有效和可靠的。