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1、变压器油的色器油的色谱分析分析与故障判断与故障判断 电气点检 郭佳佳变压器油的色谱分析与故障判断 变压器绝缘材料主要是绝缘油和绝缘纸，变压器在故障下产生的气体主要是来源于油和纸的热裂分解，气相色谱分析就是根据故障时产生的气体在绝缘油中含量的多少，判断其故障类型。1 过热性故障1.1 裸金属过热 如果设备内的热量只引起绝缘油的分解时，一般称为裸金属过热。它包括分接开关接触不良、引线和分接开关的连接处焊接不牢，铁心多点接地或局部短路等。油中气体的特征是，烃类相应增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，二者之和一般为总烃的80%以上，当故障点的温度较低时，甲烷所占比例大；随着温度升高，乙烯比例有所增加。此外
2、，氢气也急剧增高，但没有烃类气体增长速度快。当严重过热时也会产生少量乙炔气体，但不超过总烃的 6%。1.2 固体绝缘过热 当较高温度的过热涉及固体绝缘材料时，除产生较多的低分子烃类气体外，还产生一氧化碳和二氧化碳。变压器油的色谱分析与故障判断 1.3 低温度过热 变压器长期过负荷或其他原因使绕组的固体绝缘长期承受低温度的大面积过热，在该温度下，油不甚分解，而只出现由于长时间低温度过热加速绝缘纸的碳化而产生一氧化碳和二氧化碳，其中一氧化碳反映故障涉及固体绝缘的特性强些。2 放电性故障2.1 高能量放电(电弧放电)高能量放电是指线圈匝间、层间绝缘击穿，过电压引起内部闪络，引线断裂引起的闪络，分接开
3、关飞弧和电容屏击穿等引起电弧放电故障。这类故障产气急剧，产气量大。其故障特征气体主要是乙炔(占总烃20%-70%)和氢气，其次是乙烯和甲烷。由于故障能量较大，所以总烃很高。如果涉及固体绝缘一氧化碳也相对较高。2.2 低能量放电(火花放电)这是一种间歇性的放电故障。如铁心片之间、铁心接地不良、铁心与穿心螺丝接触不良等造成的电位悬浮放电。其主要气体成份也是乙炔和氢气，其次是乙烯和甲烷气体。但由于故障能量较小，一般总烃不太高。2.3 局部放电故障 常发生在油浸纸绝缘中的气体空穴内或悬浮带电体的空间内，该类放电产生的特征气体是氢气，其次是甲烷，当放电能量密度高时，也会产生少量的乙炔气体)一般不超过 2
4、%。变压器油的色谱分析与故障判断 无论是哪一种放电，只要有固体绝缘介入时，都会产生一氧化碳和二氧化碳气体。3 受潮 变压器内部进水受潮时，除油中水分和固体绝缘中存在气隙而发生局部放电，从而产生氢气外，还因水分在电场作用下的电解作用和水与铁的化学反应，也均可产生大量的氢气。因此，变压器内部进水时氢气的含量较高。4 内部故障 在判定变压器内有无故障时，首先将气体分析结果中的几项主要指标(氢气、乙炔、烃)与变压器油中溶解气体分析与判断导则推荐的注意值(如表 1)进行比较。当油中气体含量任一项超过注意值时，都应引起注意。但是导则所推荐的注意值不是划分设备有无故障的惟一指标，而应与历次数据比较。如没有历
5、次数据，则需确定一个适当的检测周期进行跟踪分析。而最终判断有无故障时，主要应在气体含量绝对值的基础上追踪分析考察特征气体的增长速率。以相对产气速率用来判断充油电气设备内部状态时，总烃的相对产气速率大于 10%时应引起注意。如油的色谱分析中，各组分气体的含量有增加趋势或已超过注意值就应观察产气率，根据导则中三比值法，初步判断可能存在过热或放电性故障。在采用特征气体法的同时，结合三比值法进行判断比较可靠；当变压器内部变压器油的色谱分析与故障判断 存在过热性故障时，可以采取跟踪分析的方法，考察过热特征气体的比率及烃类气体的相互关系，考察相对产气速率，并根据一氧化碳与二氧化碳的比值判断过热是否涉及固体
6、绝缘材料，是能够准确判断变压器故障性质的。对于在短期内突然出现电弧放电特征气体，已构成总烃主要组分的变压器，跟踪分析已无意义，必须立即停运检查，这是安全可靠的方法。从表中得甲烷和乙烯二者之和已为总烃的80%以上有可能是裸金属过热，进一步需要分析，当故障点的温度较低时，甲烷为主要特征气体；当故障点的温度升高，乙烯比例有所增加，也成为特征气体的主要部分，同时油中氢气含量增加。当过热故障涉及到固体绝缘时除上述低分子烃类气体外，还将有大量的一氧化碳和二氧化碳产生。设备名称氢H2L/L氧O2L/L一氧化碳COL/L二氧化碳CO2L/L甲烷CH4L/L乙烯C2H4L/L乙烷C2H6L/L乙炔C2H2L/L
7、烃总和C1C2L/L#3主变7月3日分析251214118185846170121#3主变3月21日分析8.1124710666341210056变压器油的色谱分析与故障判断 把色谱分析列为电力变压器的首位试验项目.通过对绝缘油中溶解气体的色谱分析，来判断变压器内部可能存在的故障.正常运行的变压器油中溶解气体的组成主要是氧气和氮气，但是由于某些故障或非故障原因，使油中含有一定量的故障特征气体.主要气体有：氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氧气、氮气等.总烃是指甲烷、乙烷、乙烯、乙炔4种气体的总量.甲烷、乙烷、乙烯气体是由于分接开关接触不良，铁心多点接地和局部短路，导线过电流发热
8、和接头不良等变压器内部裸金属过热引起油裂解的特征气体，主要是甲烷、乙烯，其次是乙烷.乙炔是由于线圈匝、层间绝缘击穿，引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等电弧放电、火花放电等变压器内部放电性故障产生的特征气体，正常变压器油中不含有这种气体组分.变压器内部发生各种性质的故障都要产生氢气，当氢气含量偏高时，可能使变压器中进水.变压器主要的绝缘材料是绝缘油、绝缘纸和绝缘板等，在运行中将逐渐老化.绝缘油分解产生的主要气体是氢、烃类气体，而绝缘纸等固体材料分解产生的主要气体是一氧化碳和二氧化碳.变压器发生低温过热性故障时，因温度不高，往往油的分解不剧烈，因此烃类气体的含量并不高.而一氧化碳、二氧化碳含量变化较大，故用一氧化碳和二氧化碳的含量判断变压器固体绝缘老化状况.变压器油的色谱分析与故障判断 小结：过热故障产生的气体主要是甲烷与乙烯，而乙烯是主导成分。若涉及固体绝缘材料，则会产生较多的CO、CO2。若无CO、CO2，就可能属裸金属局部过热性故障。