中國分類號丁5，16.51 1刖目1924年812研制出瓦斯繼電器安裝在變壓器上用于監測變壓器故障，這無疑對變壓器的安全運行與維護起到了重要作用。但是當瓦斯繼電器有輕瓦斯信號時只能說明變壓器內有氣體形成或可能存在某些故障，而對故障的性質難以作出判斷與解釋，而且還要吊心檢查，這種方法既不經濟又影響生產。因此，為了彌補瓦斯繼電器的不足，世界各國積極研宄能檢測變壓器故障的各種方法。1949年隊扎以心8，1等人比較早提出采用化學分析方法對故障產生的氣體進行分析。他們把含有0遲2的氣體通過裝有在硅膠上浸有硫酸鈀和鉬酸銨混合物填料的管子時，填料由黃色變為綠色。但由于當時化學分析方法的靈敏度準確度和選擇性不夠，因此只能診斷出是電弧放電所引起的故障。1960年美國能源部門用質譜法分析變壓器所放出氣體的組分，分析的氣體有十幾種，靈敏度為4數量級。但是由于質譜儀比較昂貴，操作也較復雜，只能在少數幾個研究單位或中心試驗室使用。自從1952年等人提出氣相色譜法以后，氣相色譜法很快地被廣泛應用于石油化工研究和生產部門。由于所分析氣體組分的相似性，1961年Pugh和Wagller等人首先提出把氣相色譜法用于檢測變壓器故障氣體，為以后應用氣相色譜法檢測變壓器早期故障奠定了基礎。國內在20世紀70年代初開始研究和應用氣相色譜分析技術檢測變壓器潛伏性故障，并取得了很大成績。由于色譜法分析變壓器油中溶解氣體組分具有分離效率高分析速度快檢測靈敏度高和樣品用量少等特點，因此在國內外電力部門迅速得到廣泛的應用。

　　近年來隨著色譜分析技術的不斷發展，基于氣路系統脫氣方法的改進和色譜在線監測裝置研制與應用以及變壓器故障診斷方法的不斷完善，大大提高了變壓器運行維護與故障監測水平。

　　2氣相色譜儀氣路系統的進展氣相色譜儀作為檢測變壓器油中溶解氣體的主要設備，其氣路系統對各組分的分離及定量測定都直接的影響。從國內開展油中溶解氣體色譜分析以來，氣相色譜儀的氣路系統大概經歷了柱雙柱并聯雙柱串聯切換雙柱并聯分流單柱等4個階段的發展過程。在20世紀70年代初由水電部電網調度研宄所研制的35簡易色譜儀，其氣路系統采用柱并聯流程。該儀器只有2個10檢測器而無，10檢測器，需3次進樣且在室溫下進行操作。該儀器雖然結構簡單，操作方便，但無恒溫系統，室溫下及采用熱導檢測00和002，存在靈敏度低等問。而當時在電力系統普遍使用上海分析儀器廠102，型氣相色譜儀和北京分析儀器廠3 2307型氣相色譜儀。其氣路系統均采用雙柱并聯雙氣路流程并配置FID檢測器和Ni觸媒轉化器，從而使，3和，32經轉化器轉化成甲烷后由，10檢測可獲得恨高的靈敏度。但該流程缺點是氏和02分離有時不夠理想，影響氏的定量計算，且由于兩次進樣多采用插針進樣，進樣時間和速度要求十分嚴格。盡管如此，該流程仍是水電部標準3，30489推薦流程之。

　　20世紀80年代初為提高色譜分析的自動化程度，減少進樣次數，美國惠普公司的15890和北京分析儀器廠的33430型氣相色譜儀先后采用了自動切換閥六通閥對氣路系統進行改進，稱為雙柱串聯切換流程。該流程只需次進樣，定時自動進行柱切換，自動分析程度較高。但缺點是切換時容易引起基線漂移，影響定量分析準確度。

　　20世紀90年代由山東魯南化工儀器廠生產的39800型氣相色譜儀和上海計算技術研究所研制生產的0090030型，004000型等氣相色譜儀對氣路系統又作了進步改進，取消了切換閥，而在進樣器后裝上分流器，使樣品氣體作次進樣后隨載氣經分流器按定分流比分別進入根柱子。從而解決了切換引起的基線漂移問，稱為雙柱并聯次分流氣路流程。但該流程對分流比控制精度要求較高。此外，由于00和002含量高時對烴類氣體尤其對含量較低的0212檢測會產生定干擾，影響其檢測靈敏度。為解決此問，目前對雙柱并聯次分流系統采取了兩種方法進行改進。是在轉化器后加裝個分流器，把經轉化器出來的氣體分流放空部分，以減小，和，2含量高時造成的影響。是采用檢測器系統10和雙，10，其優點是低分子烴類氣體由101檢測人通道，00和，32則由102檢測8通道。克服了使用同個廠10檢測器檢測高含量0和032時對烴類氣體的干擾，從而提高了烴類氣體的檢測靈敏度。

　　目前氣路系統的比較新進展是采用單柱流程。該流程徹底解決了上述切換引起基線漂移及分流比較難控制等問，其關鍵技術是采用多種固定相的混合型色譜柱，并在柱直徑和柱長加以適當調整。如國內些單位采用502和13，混合型固定相，涂上乙酸癸酸丁酯，柱直徑為2，柱長為6，1的單柱流程，實現了根柱子次進樣的全組分分析。但單柱流程對固定相分離效率要求極高，必須解決些組分容易聯峰等問。因此尋找比較佳分離效果的固定相仍是當前色譜工作者面臨的個重要課。

　　3脫氣方法的進展在變壓器溶解氣體分析過程中，油中取出氣體是個重要環節。英國中央發電局，08認為產生測量誤差的原因多半是在脫氣階段。因此，10標準要求油中脫氣效率應達到97以上。國內在開展油中氣體色譜分析初期，主要采用水銀真空脫氣法托普勒栗法和其他真空脫氣法如飽和食鹽水真空法薄膜式真空法等，此外還部分采用機械脫氣法獸醫注射器法等。其中水銀托普勒泵法脫氣效率好，測定精度高，被國際直定為仲裁法。但該法水銀有毒且裝置復雜，操作難度大，不易推廣應用。

　　獸醫注射器法是用手工機械拉動活塞形成真空脫氣的。1974年電力科學研宄院研制出采用波紋管密封的電動機械脫氣裝置，實現脫氣操作半自動化。

　　但由于受結構限制，存在溶解氣體回溶現象和油量不能隨意增減等問，實際應用不多。事實上，各種真空脫氣方法都是不完全脫氣方法，尤其對溶解度高的重組分。

　　載氣脫氣法是種較為完善的脫氣方法，它是由，等人提出并采用的。1974年正0在關于氣體分析的導則中推薦了這種脫氣方法。其原理與真空脫氣法完全不同，它是在色譜儀上安裝個鼓泡器，直接將油樣注入鼓泡器并通入載氣使載氣和油中氣體進行多次交換與平衡，用載氣置換油中氣體。1979年陜西電力試驗研究所等幾個單位曾對該方法進行研究并在10推薦方法上作了改進，增加了升溫裝置，改進了切換系統，取得了初步成功。

　　載氣脫氣法比較大優點是脫氣率高，同時脫氣和進樣次完成，操作簡便，重現性好。但主要問是裝置進油量很少，因而檢測靈敏度還不夠高，定量方法上也有待進步摸索。

　　脫氣溶解平衡法機械振蕩法是20世紀70年代末由我國提出并研究成功的種脫氣方法。它是基于頂空色譜法原理實現對油中氣體的分析，實際上是種部分洗脫法。采用這種方法儀器設備簡單，操作方便，而比較大的優點是重現性好，靈敏度高，克服了上述幾種脫氣方法的缺點。目前在我國制定的標準中是首選的推薦方法，并在全國電力部門得到普遍使用。這種方法不足之處是計算各種氣體濃度時需引入氣體分配系數。目前般是采用標準推薦的值，而不是實測值，因而可能給計算結果帶來偏差。

　　20世紀90年代初由華東電力科學研究院等單位開發的變徑活塞壓差式脫氣法是仿托普滎法原理，采用活塞泵代替水銀泵，避免了使用水銀的毒性，其操作安全方便，目前在國內已逐步得到推廣。近年來隨著脫氣技術的發展，國內外已研制出基于不同原理的自動全脫氣進樣裝置，其設有自動進樣系統并可直接連在色譜儀上，實現脫氣進樣色譜分析過程體化。

　　4數據處理及故障診斷系統的進展數據處理系統的主要作用是將檢測器輸出的電信號自動采集記錄下來并通過計算轉換成定量分析的結果。其發展過程大體上可分為3個階段記錄儀，3積分儀數據處理機；的色譜工作站。

　　在20世紀60年代至80年代初，普遍采用記錄儀，80年代末至90年代初積分儀投入使用。但由于功能單且價格較高，推廣價值不大。隨著計算機技術的迅猛發展，色譜工作站以其功能齊全，操作簡單，分析速度快和準確度高等優點很快就取代了積分儀，并在全國范圍內迅速推廣。

　　色譜工作站作為具有數據采集與計算數據分析故障診斷以及數據存儲管理等多功能軟件系統，在故障診斷方法上，除了，戎搗ā⒏牧嫉，協研法等常規診斷方法外，還建立了近年來開發的變壓器故障診斷專家系統TFDES這標志著變壓器故障診斷技術已逐步走向智能化。根據有關資料介紹，目前國外用于高壓電氣設備特別是變壓器診斷專家系統仍然很少，而且主要針對油中氣體色譜分析進行的單項診斷，實用性不強。而國內研究開發變壓器故障診斷專家系統始于20世紀80年代末期23.近年來隨著用戶需求的提高以及這方面研宄的不斷深入，TFDES開發與應用己由只對油中氣體色譜分析的單項診斷，發展為包括色譜分析絕緣油特性和電氣性能等多項分析的綜合診斷。此外在丁03開發理論上，利用模糊數學理論中的模糊隸屬函數模糊關系方程和模糊聚類分析等方法對變壓器故障診斷中的不確定知識進行模糊處理，將定性知識轉化為定量，有利于提高診斷的準確目前，由于計算機技術和人工智能理論的結合與發展，人工神經網絡人1已開始應用于變壓器故障診斷中與專家系統不同，它是模擬人腦神經元的結構而采用的種信息處理方法，無需建立物理模型和進行人工干預，而是由神經元建立起輸入輸出狀態間的映射關系，具有很強的自組織自學習能力。在眾多的人以模型中，目前比較廣泛使用人診斷方法準確率達到95以上，優于其他診斷方法。人方法具有潛在的實用價值，今后將愈來愈多地用于診斷分析領域。

　　5色譜在線監測技術的進展由于變壓器油中氣體的在線監測具有實時性和連續性等特點，能及時發現被監測設備存在的故障，所以直受到人們的重視。目前研宄變壓器油中氣體在線監測裝置的方法主要有色譜法傳感器法以及近年來國外研宄開發的紅外光譜法等。早期組分含量的變化。如1981年美國西屋等公司研制內研制的大型電力變壓器潛伏性故障連續監測裝置，其基本原理都是采用高分子半透膜聚氟乙烯膜或聚酰亞胺膜使溶解在變壓器油中的氫氣析出，用傳感器檢測氫含量的變化。美國西屋公司的裝置是采用燃料電池做氫敏傳感器，而國內的裝置開始是采用型半導體氣敏元件做氫敏傳感器，后經改進采用了鈀柵場效應管PdMOSFET傳感器，從而實現油中氏含量的在線監測。

　　隨著科學技術高速發展，特別是高參數大容量機組和超高壓電氣設備的不斷投入使用，變壓器油中氣體在線監測裝置研制與應用也在不斷發展與完善。油中氣體在線監測已從單組分氣體氏含量發展到總可燃氣體咒0及多組分氣體含量監測。如日本菱公司研制出總可燃氣體在線監測系統；澳大利亞研制的變壓器在線監測系統可監測油中氏和0遲2等氣體含量；美國，0180公司比較近研制出利用紅外光譜原理來分析并測量油中CH4X2H4，C2H6X2H2，COCO2niJffiM№，Mm等氣體含量的在線監測系統；加拿大魁北克水電735kV變電所安裝了自動監測變壓器絕緣的診斷系統，有過電壓局部放電及油中迅，只2及014濃度的在線監測此外，加拿大觸，3，3辦861公司比較近研制的人，8500增強型溶解氫氣和水分監測儀，其故障氣體探頭100采用了專門設計的氣體連續直接采樣技術。它由個多股的特氟隆毛油管環制成，變壓器油中氫氣或其它特征氣體擴散到毛細管中并在探頭內濃縮形成氣體樣品，由高穩定性高精度的熱導元件進行檢測，而油中水分監測則采用直接浸入變壓器油中的濕度傳感器連續測量其濃度。該儀器能夠很容易地聯入變壓器的監測網絡并配套使用該公司的1尸人200便攜式氣體分析儀可現場檢測7種故障分析氣體和變壓器油分析專家軟件，成為管理和維護變壓器的在線監測系統。

　　以色譜分離技術為基本原理的在線監測裝置在20世紀80年代初已在國外些電力工業發達電機公司采用色譜分離技術于1981年共同研制出變壓器油中氣體自動分析裝置并投入現場試用，可在線監測油中永久性氣體和烴類氣體等種組分含量變化，并以油中氣體總量可燃氣體總量及油中各氣體濃度顯分析結果。我國從20世紀90年代初開始研制色譜在線監測裝置，經過多年的探索與實踐已逐步走向應用化階段。由東北電力科學變壓器早期故障在線監測技術的應用林禮清福建水口水力發電廠，福建閩清350800分析了其運行狀況。

　　中國分類號丁4401文獻標識碼研究院等單位研制成功并已投入多臺運行的大型變壓器色譜在線監測裝置能夠在線監測變壓器油中0遲2，泊和，俁等可燃性氣體含量變化，自動化程度高分析速度快，準確性和穩定性符合有關標準，并設置判斷變壓器故障的專家診斷系統，實現了油中烴類氣體的在線監測。現已有10多臺在遼寧吉林內蒙古等地的500變壓器上投入運行，對及時發現大型變壓器的故障隱患，防止燒損，保證供電可靠性發揮了重要的作用。近年來國內外還研制出采用復合型色譜柱分離氣體，通過半導體傳感器檢測14，遲406遲2氏和，等6種組分含量的色譜在線監測裝置，使色譜在線監測技術有了新的進展。

　　目前，色譜在線監測裝置在國內外的應用仍處于初級階段，需解決的問是如何進步提高裝置料，隨著在線監測技術的不斷發展，變壓器色譜在線監測必將得到越來越廣泛的應用。

　　謝峰。劉民。電力變壓器故障診斷專家系統研宄現狀及開發前景。山東電力技術，1998，10352528高寧，張冠軍，嚴璋。變電站高壓電氣設備絕緣診斷專家系統的開發。西安交通大學學報，1996，30華盤勇，劉毓旬。電力變壓器故障診斷微機專家系統刀。

　　張冠軍，錢政。嚴璋。00人技術在電力變壓器絕緣診斷中的應用與進展刀。變壓器，1999，3613034孫毓潤。大型變壓器色譜在線監測裝置研制與運行幾JoumalElectronicPublishingHouse.Allrishtsreserved，httpwww.cnki.net作者簡介林永平1954，男，廠東新會人，電力用油與燃料高級工程師，工學碩士，從事電力用油監督與試驗研宄工作。