变压器油中溶解气体的色谱分析实用技术
罗兴铭++戴耀辉++辛勤++雷金
[摘 要]自2006年CRH2型动车组首次在国内投入使用至今，动车组牵引变压器已历时使用超过10年。牵引变压器由于其应用及结构的特殊性，与电力变压器相比，内部绝缘性能变化趋势分析手段较为缺乏。本文主要论述的是油中气体色谱分析在动车组牵引变压器内部绝缘性能变化趋势研究上的应用。
[关键词]油中溶解气体分析法；牵引变压器；动车组
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0344-01
Application of the Dissolved GasAnalysis for the analysis in the qualitative trend of the CRH tractive transformer
Luo Xing Ming Dai Yao Hui Xin Qin Lei Jin
（CSR Zhuzhou Electric Co.，Ltd，Zhuzhou Hunan 412001）
[Abstract]Since 2006， the tractive transformer of CRH2 EMU which has been used for more than 10 years in China. Compared with the power transformer， because the tractive transformer has special structure and application， the analysis method for the trend of its internal insulation performance is lacking.This treatise mainly debate the application of the Dissolved GasAnalysis in research for the trend of the tractive transformers internal insulation.
[Key words]Dissolved GasAnalysis； Tractive transformer； CRH
一、引言
由于動车组运营的特殊性及封闭结构特征，目前动车变压器的内部绝缘性能检查主要集中于五级修等返厂检修，主要依靠五级修中电气例行试验与油中溶解气体分析（DGA）进行检测其各项性能指标。油中溶解气体分析法，简称DGA（Dissolved GasAnalysis），油中溶解气体分析法主要通过检测氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等变压器绝缘油中溶解气体的组分以及含量来判断故障类型。若变压器内部出现烧损故障时，绝缘油纸温度升高会分解出有机气体。有机类物质（碳氢化合物）在油性绝缘纸温度逐渐升高过程中，依次会分解出烷烃、烯烃、炔烃等有机气体。变压器在正常工作状态下，其内部设备和绝缘油纸会出现老化，也会释放一定量的气体，如CO、CO2等，而这些气体可以有效溶解在油中。但是一旦变压器内部零部件短路或温度过高，有机气体分解速度随故障发展而加快，并在油中形成对流后溶解于油中，且故障的严重程度不同会释放出不同组合的气体。因此，在变压器正常工作中，需要定期对其内部油中气体做色谱分析，并判断设备内部故障，避免故障向恶性发展。
二、改良三比值法
改良三比值法是GB/T7252—2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中推荐采用的，作为判断充油电气设备故障的主要方法。编码规则和故障类型判断见表1、表2。
动车变压器由于结构性能稳定，不易产生高能放电特征气体C2H2，使得通常情况下就粗略认定变压器内部无故障。通过改良三比值法的应用，可判断变压器内部是否存在高温过热或局部放电等潜在的高风险故障，使得动车变压器在内部故障判断不再局限于通过检测C2H2是否存在来判断变压器内部是否存在电弧放电等恶性故障。
三、产气速率分析
气体色谱分析数据仅体现的是当前变压器内部的绝缘状况，但却无法体现该变压器内部绝缘性能发展趋势，仅仅根据分析结果的绝对值是很难对故障的严重性做出正确判断的。因为故障常常以低能量的潜伏性故障开始，若不及时采取相应的措施，可能会发展成较严重的高能量的故障。从大量的实践经验中发现，有时如果产气速率较小，即便气体含量大于注意值，也不能断定变压器内部存在故障； 而如果产气速率大于注意值，即使气体含量小于注意值，也能判定设备内部存在故障。可见产气速率是非常重要的参考数据，因为它与故障部位的温度、故障产生能量的大小等有直接关系。动车变压器考虑到其运用的特殊性，相比较绝对产气速率，相对产气速率则能更为真实的反应动车变压器在上线运行期间的内部绝缘变化趋势。
相对产气速率分析：即每运行月（或折算到月）某种气体含量增加原有值的百分数的平均值，按下式计算：
（13）
式中：—相对产气速率，/月；
—第二次取样测得油中某气体浓度，；
—第一次取样测得油中某气体浓度，；
Δt—二次取样时间间隔中的实际运行时间，月。
动车变压器在新造出厂时的总烃起始含量较低，不能以相对产气速率判定电气设备内部状况，但经过多年检修数据发现，动车组在进行五级修这样的高级修时变压器在入厂检测时总烃含量已较高，能采集到较高的气体成分数据。目前部分动车组已相继进入次轮五级修修程，通过两次五级修的气体色谱数据收集，可得出有效的相对产气速率，除了可判断变压器内部是否存在故障以外，还将为动车变压器绝缘性能与寿命研究提供有力的数据支持。
四、结束语
应用导则对变压器进行故障诊断时，不能把改良三比值法及产气速度作为唯一的判断标准，应该综合考虑实际检查情况、设备运行环境、附件状态，以及结合其它一些方法，如单项成分超标法、四比值法等，才更有可能做出准确的判断结果。一般情况下，电气试验与色谱分析相结合的判断方式较为合理。油中气体色谱数据分析在动车变压器寿命研究领域应用前景广阔。
参考文献
[1] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 7252-200，变压器油中溶解气体分析与判断导则[S].北京：中国标准出版社，2001.
[2] 牛高远.三比值法在变压器故障诊断中的问题分析，攀枝花学院学报，2013.
