０ 前 言
隨著變壓器運行時間的延長，變壓器可能產生初期故障，油中某些可燃性氣體則是內部故障的先兆，這些可燃氣體可降低變壓器油的閃點，從而引起早期故障。
變壓器油和纖維絕緣材料在運行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用的影響而老化和分解，產生的氣體大部分溶于油中，但產生氣體的速率是相當緩慢的。當變壓器內部存在初期故障或形成新的故障條件時，其產氣速率和產氣量則十分明顯，絕大多數的初期缺陷都會出現早期跡象，因此，對變壓器產生氣體進行適當分析即能檢測出故障。
１ 變壓器內部放電的原因和部位
最經常造成局部放電的是絕緣體或表面存在的氣泡，如果在變壓器油中或在固體中含有氣泡，則氣泡中的電場強度比周圍介質高，而氣泡的擊穿場強，在大氣壓力附近，總是比油或固體介質低很多，因此氣泡就首先放電，而其他介質仍然保持絕緣性能，就形成局部放電。
由于結構不合理，使絕緣內部電場分布不均勻，形成局部電場集中，在電場集中的地方，就有可能使油隙或局部固體絕緣擊穿或固體絕緣表面放電。由于原材料制造或工藝處理不當，絕緣體中若有導電雜質存在，則在此雜質邊緣電場集中，產生局部放電。針尖狀導體或導體表面有毛刺，則在針尖附近電場集中，產生放電。金屬部件帶有尖角、焊渣、毛刺或帶有缺陷，這些部位的電場就要發生畸變而使場強升高，造成放電。絕緣油中的含氣量過高形成的氣隙，而氣隙場強高，從而使氣隙首先擊穿形成放電。
變壓器內產生局部放電的部位：導體與絕緣材料中存在的氣隙；絕緣體與材料中搭接縫隙中存在的氣隙；引線與繞組接頭處油紙絕緣中存在的氣隙；繞組端部絕緣的油隙放電；匝間絕緣放電；紙板和角環的沿面滑閃放電；絕緣體中混有金屬雜質的周圍對地電位放電等。
２ 油中氫氣在線監測局部放電性故障的必要性和可能性
眾所周知，變壓器內部的絕緣油、紙、布、漆和木頭等絕緣材料都為碳氫化合物或碳水化合物，在分子結構中碳氫鍵（Ｃ－Ｈ）最多，其鍵能最低，因此在分解時最容易斷裂；而氫氣的生成熱最小，因此在碳氫鍵斷裂后氫氣最易生成；又因為氫氣的分子半徑最小，在油中的溶解度也最小，使氫氣最容易從油中析出后滲透過高分子膜，使其以最快的速度集聚到檢測室。因此，選擇氫氣為監測對象應是局部放電性故障早期檢出最理想的故障氣體。
有的人提出乙炔（Ｃ２Ｈ２）是放電性故障最具代表的特征氣體。這確實如此，但Ｃ２Ｈ２分子中有Ｃ-Ｃ鍵，生成時必須吸收較大的能量，在局部放電的初期不可能產生，只有在火花放電后期才會有少量Ｃ２Ｈ２，但此時距電弧放電很近，惡性事故很快就會發生，即使這時被檢出，也沒有時間來采取防患措施，避免事故的發生了。
有的人提出，只監測氫氣、水分不能進行綜合判斷，而應該監測多組分才能作出診斷。這種想法也是很正常的，但是，我們應該認識到，在線監測的是運行設備，要停運不可能只靠油中氣體含量的診斷來決定設備立即停電，就是目前試驗室的色譜分析，盡管所檢測的組分很多，判斷的方法很多，也很成熟，但當檢出油中氣體含量異常后，也不可能下令立即停電。在線監測的目的主要是對變壓器內部故障起“哨兵”的作用，即在準確檢出初期故障發出報警。為此，在線監測裝置不僅要求連續在線，而且要求對故障氣體的響應速度要快。若檢測多組分只能通過2個方法來實現：① 色譜法，這將帶來取樣、進樣和色譜柱分離等過程，使監測變成間斷進行；② 用多個傳感器分別監測各組分，因目前傳感器質量不過關，近年內無法實現。通過上述分析，得知選擇連續監測油中氫氣才是檢出早期局部放電故障的最佳方法。
３ 油中水分在線監測
變壓器油是內部的主要絕緣材料，水是影響絕緣性能最主要的因素。當油中水分含量增加到一定值后，將引起絕緣性能的急劇下降，及至引起事故。因此，通過監測變壓器油中水分含量，不僅可以防止變壓器油絕緣強度降低到危險水平，而且還可對變壓器整體的絕緣狀況進行評估。
４ 油中氣體在線監測裝置應具備的功能
由于油中氣體在線監測的目的是為了早期檢出局部放電性故障，因此，該裝置應具備的最重要功能可歸納為準、快、簡3個方面。所謂準，就是所選擇的監測對象應該是局部放電初期主要的特征氣體，前面已述油中氫氣是各種故障時最先產生的特征氣體，更是局部放電性故障的主要特征氣。然而值得說明的是目前的離線色譜檢測，在取樣、貯運、脫氣、進樣等操作環節中，氫氣極易損失，使分析結果往往出現較大的分散性，因而曾引起一些人懷疑氫氣監測的有效性的。
所謂快，就是對故障氣體的反應速度要盡量快。因為局部放電性故障的發展速度快，因此要求監測裝置在故障氣體產生２０分鐘后，就應發出報警，運行人員立即向有關部門匯報，進行綜合分析后，采取有效果斷的措施，以便防止惡性事故的發生。這不僅要求采樣、檢測單元安裝在強油循環回路上或本身備有循環油泵，而且油氣分離的透膜要大，以便氣體快速進入檢測室。
所謂簡，就是要求裝置系統簡單、安裝方便、運行維護少乃至免維護。
因此，在線監測裝置只有具備了“準”、“快”，才能對內部故障起到“哨兵”的作用；只有做到“簡”，給用戶帶來了方便、經濟，才能得到推廣。
５ 大安２２０ｋＶ變電站在線監測儀的使用規定
（１） 運行人員每次巡視應對變壓器早期故障監測儀進行一次檢查，并將氣體濃度、主變油溫和負荷記錄在運行值記錄中。
（２） 運行值員應及時記錄在線測裝置所顯示的內（０~２００ｐｐｍ），結合在線監測診斷用指示燈情況以及氣體濃度，做初步判斷是否是氣體濃度高報警或系統自檢故障報警，并將故障現象及檢查結果記錄在運行值記錄中，同時向變壓早期故障監測專門負責人匯報。若是系統自檢故障報警，由變電運行人員自處理，如不能解決及時通知廠家。若是氣體濃度高報警，該負責人要及時通知試驗所取油樣化驗。
（３） 傳感器中的滲透膜不能承受負壓，當變壓器檢修需要抽真空濾油、注油時，必須將傳感拆下；傳感器前端與變壓器箱體間閥門關閉時，應立即擰松傳感器上的放油螺釘；在慢慢打開儀器前端閥門，待傳感器放油孔出油成柱狀且不含氣泡時，擰緊放油螺釘，把閥門全部打開；拆下傳感器后不能用手或硬物觸及傳感器滲透膜；在外罩打開調試完畢后，恢復時要把外罩緊固螺帽擰緊，防止進入水分受潮。
６ 大安２２０ｋＶ變電所在線監測儀報警值
大安２２０ｋＶ變電所在線監測儀由白城城原運檢分公司負責每臺儀器的設置。報警值設置的原則如表１。
儀器的２４小時變化率和３０天變化率使用設備本身的默認值。接到氣體高濃度報警通知后，變電所應通知試驗所油化驗專業人員分別從監測出口的變壓大本體采樣，進行色譜分析。
７ 結 語
通過本文論述，得出如下看法：油中氣體在線監測的最主要目的是對變壓器內部局部放電性故障起“哨兵”的作用，而非綜合分析；生產主管部門在得知在線監測裝置的準確“報警”后，應立即采取果斷有效措施，以便減少損失，避免惡性事故的發生。
氫氣是變壓器內部局部放電性故障最早產生的主要特征氣體，選用性能穩定，對故障氣體響應快的油中氫氣在線監測裝置，可望對變壓器內部局部放電發展較慢的缺陷，在火花放電階段檢測出來，從而減少損失，避免惡性事故的發生。
