在电力系统中，变压器的安全运行至关重要。主变压器通常采用油浸式设计，其内部绝缘油在运行过程中会因故障产生多种特征气体，如氢气（H₂）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）和乙炔（C₂H₂）。通过监测这些气体的含量及其比值，可以有效判断变压器内部是否存在故障。三比值法是一种基于特征气体比值的故障诊断方法，广泛应用于电力变压器的健康监测
在变压器运行过程中，内部的油纸绝缘系统在电、热、机械应力等多因素长期作用下，会发生不同程度的老化与分解，产生各种气体溶解于变压器油中。三比值法正是基于此原理，通过精确分析油中溶解气体的成分及比例关系，来判断变压器内部是否存在潜在故障及具体故障类型。这种方法对于早期发现变压器内部故障、保障其安全稳定运行有着重要意义。若未能及时察觉故障，可能引发绝缘击穿、短路等严重事故，导致变压器损坏甚至整个电力系统的运行异常
痛点分析
故障早期难以发现：变压器内部故障初期，气体含量变化微小，传统监测方法难以及时发现潜在问题。
故障类型难以精准判断：仅依靠单一气体含量难以区分故障类型，如过热、放电等。
人工分析效率低：传统色谱分析需要人工取样和实验室检测，耗时长且无法实时监测。
误判风险高：在未确认设备是否真正存在故障时，直接使用三比值法可能导致误判。
算法价值
精准故障诊断：三比值法通过计算C₂H₂/C₂H₄、CH₄/H₂、C₂H₄/C₂H₆三种比值，结合编码规则，能够快速判断故障类型，如低能放电、高能放电、局部过热等。
实时监测与预警：结合在线监测系统，三比值法可以实时分析气体比值变化，及时发现潜在故障，避免事故扩大。
减少误判：只有当气体含量超过注意值且确认存在故障时，才使用三比值法进行分析，从而提高诊断准确性。
数据驱动的维护策略：通过长期监测气体比值变化，可以分析故障发展趋势，为变压器的预防性维护提供数据支持。
降低运维成本：减少因故障停机时间，避免不必要的设备检修，提高设备运行效率。
应用实例
某110kV变电站主变压器在运行过程中，油色谱分析显示气体含量异常。通过三比值法分析，得出比值编码为“102”，判断为高能放电故障。经现场检查，发现变压器绕组存在匝间短路，及时进行了维修，避免了设备进一步损坏。这一案例充分展示了三比值法在快速诊断故障类型和指导检修方面的高效性和准确性。