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1、變壓器油質(zhì)及色譜分析湖南省電力公司技術(shù)培訓(xùn)部1主要內(nèi)容l變壓器油質(zhì)及色譜分析的目的和意義l變壓器油的性能指標(biāo)及質(zhì)量監(jiān)督l變壓器油色譜分析技術(shù)l變壓器油色譜分析的故障診斷2一、變壓器油質(zhì)及色譜分析監(jiān)督的目的和意義l變壓器油質(zhì)監(jiān)督的目的，就是通過監(jiān)測變壓器油的各項(xiàng)理化、電氣性能，確保變壓器油質(zhì)滿足充油電氣設(shè)備的安全運(yùn)行要求，通過變壓器油中溶解氣體分析即色譜分析技術(shù)，能夠分析診斷運(yùn)行中變壓器內(nèi)部是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障，掌握充油電氣設(shè)備的健康狀況。變壓器油質(zhì)及色譜分析監(jiān)督的優(yōu)勢還在于其不需要停電就可進(jìn)行檢測，能為狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持，在目前實(shí)施狀態(tài)檢修后，重要性更加突出。3二、變

2、壓器油的性能指標(biāo)及質(zhì)量監(jiān)督l一）物理特性l二）化學(xué)特性l三）電氣特性l四）變壓器油質(zhì)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)要求4一）物理特性l變壓器油的物理特性主要包括：顏色、透明度、凝（傾）點(diǎn)、粘度、閃點(diǎn)、密度、界面張力等。5顏色和透明度l油品的顏色主要是根據(jù)肉眼的觀察判定油品顏色的深淺。油品的顏色決定于其中瀝青、樹脂物質(zhì)及其他染色化合物的含量。l油在儲存和運(yùn)行中，受環(huán)境的污染和自身的氧化生成的樹脂質(zhì)等物的影響下，其顏色也會逐漸變深。故油所接觸的環(huán)境，如溫度、光線空氣（主要是氧）、電場、電流等，都能促使油質(zhì)老化而使油的顏色變深。l如絕緣油的顏色的劇裂變化，一般是油內(nèi)發(fā)生電弧時(shí)產(chǎn)生碳質(zhì)造成的，故觀察油在運(yùn)行中顏色的迅

3、速變化，是油質(zhì)變壞或設(shè)備存在內(nèi)部故障的表現(xiàn)。6閃點(diǎn)l在規(guī)定的條件下，將油品加熱，隨油溫的升高，油蒸汽在空氣中（油液面上）的濃度也隨之增加，當(dāng)升到某一溫度時(shí)，油蒸汽和空氣組成的混合物中，油蒸汽含量達(dá)到可燃濃度，如將火焰靠近這中混合物，它將會閃火，把產(chǎn)生這種現(xiàn)象的最低溫度稱為石油產(chǎn)品的閃點(diǎn)。l閃點(diǎn)是保證變壓器油在儲存和使用過程中安全的一項(xiàng)指標(biāo)。7凝（傾）點(diǎn)l變壓器油的凝點(diǎn)（即凝固點(diǎn)）是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，將試油逐漸冷卻，并將液面傾斜45，經(jīng)過1min后，油面不再移動的最高溫度。傾點(diǎn)又稱流動點(diǎn)。油品在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，由固體逐漸加溫溶解成液體后，從特定容器中流出的最低溫度，即稱為傾點(diǎn)。油品的傾點(diǎn)一

4、般比凝點(diǎn)高23。l凝點(diǎn)是在規(guī)定條件下冷卻至停止移動時(shí)的最高溫度。l傾點(diǎn)是在規(guī)定條件下冷卻時(shí)，能夠流動的最低溫度。l凝點(diǎn)用以表示絕緣油的牌號。8粘度l液體受外力作用移動時(shí)，液體分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘度。l粘度通常分為動力粘度（絕對粘度）、運(yùn)動粘度和條件粘度三種。l變壓器油通常所測的是運(yùn)動粘度。由于變壓器油的功能之一是進(jìn)行熱傳導(dǎo)的冷卻作用，并填充于絕緣材料的縫隙之間，所以變壓器油的粘度應(yīng)較低才能充分發(fā)揮該功能，指標(biāo)只有上限。9密度l單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的量，其單位是kg/m3、g/cm3或g/mL，以符號表示。變壓器油密度與溫度有關(guān)，規(guī)定在20時(shí)的密度為標(biāo)準(zhǔn)密度，一般為0.80.9g/mL

5、。實(shí)際應(yīng)用中必須表明溫度，或計(jì)算成標(biāo)準(zhǔn)密度。10界面張力l絕緣油的界面張力是指在油-水兩相的交界面上，由于兩相液體分子都受到各自內(nèi)部分子的吸引，各自都力圖縮小其表面積，這種使液體表面積縮小的力稱為界面張力。l因油老化后生成的酸類、皂類都是親水的，引起油-水交界面上的分布改變，使界面張力減小。油中氧化產(chǎn)物越多，則界面張力越小。l該指標(biāo)可反映出新油的純凈程度和運(yùn)行油老化狀況。11二）化學(xué)特性l包括酸值、水溶性酸、水分、氧化安定性、腐蝕性硫等指標(biāo)12酸值和水溶性酸 l酸值是指中和1g變壓器油中的全部游離酸所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)，單位為mg（KOH）/g。從油品中所測得酸值，為有機(jī)和無機(jī)酸的總和，所以

6、也稱總酸值，要求越低越好。變壓器油中酸值大小從一定程度上反映了油的精練深度和氧化程度。l變壓器油的水溶性酸是指能溶于水的礦物酸，通常用pH值表示。對于運(yùn)行中的油來說，水溶性酸是油老化產(chǎn)物之一，同時(shí)，有了水溶性酸反過來使油更易老化。通過pH值的測定，可以判斷油質(zhì)的好壞，油對金屬及固體絕緣的腐蝕情況，油質(zhì)劣化程度，精制和再生的好壞，油可否繼續(xù)使用等。13氧化安定性 l變壓器油在運(yùn)行過程中不可避免地發(fā)生氧化，在高溫高負(fù)荷下，氧化會加速，油與氧的化學(xué)反應(yīng)稱為油的氧化（或叫老化、劣化）。而油抵抗氧化作用的能力，就稱為油的抗氧化安定性（或叫安定度）。l進(jìn)行新油評價(jià)時(shí)，氧化安定性是一項(xiàng)重要指標(biāo)。l添加抗氧化

7、劑可提高氧化安定性。14水分 l水分來源有外部侵入和內(nèi)部自身氧化產(chǎn)生兩方面。l水分的危害：l1）降低油品的擊穿電壓。l2）使介損升高。l3）促使纖維老化。l4）對油質(zhì)老化起催化作用。15腐蝕性硫l腐蝕性硫即能腐蝕金屬的活性硫化物或游離硫。l變壓器油中不允許有活性硫，哪怕只有十萬分之一，都會對導(dǎo)線絕緣發(fā)生腐蝕作用，因此新油必須進(jìn)行活性硫試驗(yàn)，合格后方能使用。l用一定規(guī)格和質(zhì)量的銅片或銀片，在規(guī)定的條件下，可定性檢驗(yàn)出油品中是否有腐蝕性硫。方法靈敏度高，可檢出百萬分之一的活性硫。16電氣性能l主要有絕緣強(qiáng)度、介質(zhì)損耗因數(shù)、體積電阻率、析氣性等17絕緣強(qiáng)度 l變壓器油的介電強(qiáng)度或擊穿電壓，是衡量在電

8、氣設(shè)備內(nèi)部耐受電壓的能力而不被破壞的尺度，可用來判斷變壓器油含水和其他懸浮物污染的程度，可注入設(shè)備前油品干燥和過濾的程度。是衡量在電氣設(shè)備內(nèi)部耐受電壓的能力而不被破壞的尺度。l該項(xiàng)試驗(yàn)可以判斷油中是否有水分、雜質(zhì)和導(dǎo)電微粒，但不能判斷油品是否存在酸性物質(zhì)或油泥。182、介質(zhì)損耗因數(shù)tg l介質(zhì)損耗因數(shù)又稱介質(zhì)損耗角正切，它反映油中泄漏電流而引起的功率損失。l介質(zhì)損耗因數(shù)的大小對判斷變壓器油的劣化與污染程度很敏感。對于新油而言，介質(zhì)損耗因數(shù)只能反映出油中是否含有污染物質(zhì)和極性雜質(zhì)，而不能確定是何種極性雜質(zhì)，一般來說，新油中的極性雜質(zhì)含量很少，所以其介質(zhì)損耗因數(shù)也很小，僅為0.010.1%范圍。但

9、當(dāng)油氧化或過熱而引起劣化時(shí)，或混入其它雜質(zhì)時(shí)，油中極性雜質(zhì)或帶電的膠體物質(zhì)含量增多，介質(zhì)損耗因數(shù)隨之增加。19變壓器油質(zhì)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)要求 l變壓器油質(zhì)監(jiān)督應(yīng)包括從新油評定驗(yàn)收、新油脫氣注入設(shè)備前的檢驗(yàn)、新油l注入設(shè)備進(jìn)行熱循環(huán)后的檢驗(yàn)、新設(shè)備投運(yùn)通電前的檢驗(yàn)及運(yùn)行中變壓器油的周期檢定驗(yàn)收等全過程監(jiān)督20新油驗(yàn)收 l220kV及以下變壓器使用的油應(yīng)符合應(yīng)符合GB2536標(biāo)準(zhǔn)要求，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目、指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。500kV及以上變壓器用油性能指標(biāo)除符合GB2536標(biāo)準(zhǔn)要求外，還應(yīng)符合IEC602962003標(biāo)準(zhǔn)，兩者不一致時(shí)以IEC60296為準(zhǔn)。優(yōu)先選擇環(huán)烷基變壓器油。21變壓器基建安裝階段

10、及運(yùn)行后全過程的質(zhì)量監(jiān)督l(1)大型電力變壓器都是在充氮保護(hù)條件下運(yùn)至現(xiàn)場的。設(shè)備到貨后，需鑒定設(shè)備在運(yùn)輸過程中是否受潮。通常的做法是首先檢查變壓器本體的壓力表是否是微正壓；其次需測變壓器本體中殘油的水份。l(2)對新到的變壓器取本體中的殘油做氣相色譜分析。22二、新油脫氣注入設(shè)備前的檢驗(yàn) l新油注入設(shè)備前必須用真空濾油設(shè)備進(jìn)行過濾凈化處理，以脫除油中水分、氣體、及其他顆粒雜質(zhì)，在處理過程中經(jīng)油質(zhì)檢驗(yàn)，達(dá)到要求后方可注入設(shè)備。23新油凈化后的檢驗(yàn)指標(biāo) 項(xiàng)目設(shè)備電壓等級/kV500及以上330220110擊穿電壓/kV605545水分/（mg/kg）101520介質(zhì)損耗因數(shù)900.0020.00

11、50.00524三、新油注入設(shè)備進(jìn)行熱循環(huán)后的檢驗(yàn) l油在變壓器內(nèi)靜置一段時(shí)間后進(jìn)行熱油循環(huán)，熱油循環(huán)后應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求。25熱油循環(huán)后的油質(zhì)檢驗(yàn)指標(biāo) 項(xiàng)目設(shè)備電壓等級/kV500及以上330220110擊穿電壓/kV605545水分/（mg/kg）101520介質(zhì)損耗因數(shù)900.0020.0050.005含氣量/%（體積分?jǐn)?shù)）1-注：對于500kV及以上設(shè)備油中潔凈度指標(biāo)按相關(guān)要求執(zhí)行26四、新設(shè)備投運(yùn)通電前的檢驗(yàn) l在變壓器投用前應(yīng)對其油品按GB/T7595-2008中“投入運(yùn)行前的油”的質(zhì)量指標(biāo)要求作一次全分析，并進(jìn)行氣相色譜分析，作為交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)。27五、運(yùn)行中變壓器油的監(jiān)督 l運(yùn)行中變

12、壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)項(xiàng)目及周期28試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備電壓等級/kVGB/T7595-2008標(biāo)準(zhǔn)GB/T14542-2005建議指標(biāo)和周期試驗(yàn)方法外狀各電壓等級透明，無雜質(zhì)和懸浮物透明，無雜質(zhì)和懸浮物每年一次外觀目測水溶性酸（pH）值各電壓等級4.24.2每年一次或必要時(shí)GB/T7598酸值mgKOH/g各電壓等級0.10.1每年一次GB/T264閉口閃點(diǎn)各電壓等級135不比新有原始測定值低10必要時(shí)GB/T261水分3301000及以上220110及以下15（mg/L）25 3520mg/kg30 40每年至少一次GB/T7600界面張力25 mN/m各電壓等級1919每年至少一次GB/T6541

13、介質(zhì)損耗因數(shù)90500-1000 3300.0200.0400.0200.040每年一次GB/T5654擊穿電壓2.5mm間隙kV750-100050033022060504535504540每年一次DL/T429.96611035及以下35303530DL/T429.9三年至少一次體積電阻率90，m500及以上 330110105109110105109每年一次或必要時(shí)DL/T421油中含氣量體積分?jǐn)?shù)%750-1000330500及以上(電抗器)2353報(bào)告每年一次或必要時(shí)DL/T423或DL/T703油泥和沉淀物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%各電壓等級0.020.02必要時(shí)29變壓器油色譜分析技術(shù)l變壓器

14、油色譜分析對象及步驟l樣品采集、保存及運(yùn)輸?shù)纫髄色譜分析周期等要求30變壓器油色譜分析對象 l按DL/T722-2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則要求一般分析9種氣體或8種氣體，最少必須分析7種氣體，即H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO、CO2、N2、O2。其中N2、O2是推薦檢測的氣體，其余為必測組分。31油中9種溶解氣體的分析目的 被分析的氣體組分分析目的推薦檢測氣體O2了解脫氣程度和密封（或漏氣）情況，嚴(yán)重過熱時(shí)也回極度消耗明顯減少N2可了解N2飽和程度，與O2的比值可更準(zhǔn)確分析的消耗情況。正常情況下，N2、O2和CO2之和還可估算出油的總含氣量必測氣體H2與甲烷之

15、比可判斷并了解過熱故障點(diǎn)溫度，或了解是否有局部放電情況和受潮情況CH4了解過熱故障點(diǎn)溫度C2H6C2H4C2H2了解有無放電現(xiàn)象或存在極高的過熱故障點(diǎn)溫度CO了解固體絕緣的老化情況或內(nèi)部平均溫度是否過高CO2與CO結(jié)合，有時(shí)可了解固體絕緣有無熱分解32變壓器油色譜分析步驟 l包括取樣、從油中脫出溶解氣體及進(jìn)行油中氣體的色譜分析。l變壓器油的脫氣方法一般采用機(jī)械振蕩法，仲裁方法采用水銀真空泵法（托普勒泵法）。33油中氣體的色譜分析l由載流氣體將已從油中脫出并待分析的氣樣（用進(jìn)樣注射器從氣路的進(jìn)樣口注入）帶入色譜柱中；l裝有固定相的色譜柱將混合氣樣分別按不同組分分離（根據(jù)不同氣體組分分離的要求，色

16、譜柱中裝有不同的固定相，如分子篩、硅膠等）；l載氣將已分離的各組分氣體，按不同的時(shí)間依次進(jìn)入鑒定器，鑒定器的信息由記錄儀記錄，告知各組分氣體的出峰面積。l色譜儀對氣體組分的定性和定量是由已知組分和含量的標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣來標(biāo)定，根據(jù)不同的脫氣方法（包括自由氣體），通過計(jì)算求出各組分的含量。34樣品采集及保存l充油電氣設(shè)備的色譜、微水取樣，應(yīng)通過專用密閉取樣閥，用注射器采樣。取樣方法GB/T7597-2007l色譜取樣應(yīng)采用100mL玻璃注射器，注射器使用前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密性檢查合格。l色譜取樣后應(yīng)在四天內(nèi)完成檢測35取樣要求l1）樣品要有代表性，所取的必須是設(shè)備本體中的油或繼電器（包括油面空間）中的氣l2

17、）從固定的取樣閥門處取樣l3）取樣時(shí)需放完整個取樣管路中不循環(huán)的“死油”l4）針對設(shè)備不同情況下的試驗(yàn)，應(yīng)考慮氣體在油中的擴(kuò)散過程。l如：對試驗(yàn)以后的考核性取樣，應(yīng)考慮到延時(shí)作用，特別是套管，互感器類少油設(shè)備；變壓器保護(hù)動作或事故以后，應(yīng)多次、最好多位置取樣。l5）對可能產(chǎn)生負(fù)壓的密封設(shè)備，應(yīng)在確定內(nèi)部正壓情況下取樣，因負(fù)壓取樣而進(jìn)氣后會影響設(shè)備安全。36l在取樣及保存的全過程中，應(yīng)避免受到干擾：l取樣閥門應(yīng)適合密封取樣，整個取樣過程應(yīng)在密封狀態(tài)下進(jìn)行，不與空氣接觸。l取樣容器采用密封試驗(yàn)合格的、注射器芯可隨溫度變化而滑動自如的玻璃注射器等。l取樣時(shí)先用被分析的油樣沖洗取樣管道、閥門和容器，避

18、免剩余空氣或剩油的影響。l樣品取到后應(yīng)盡快作分析，特別是氣體樣品。油樣存放不超過4天（保存環(huán)境的溫差和氣壓變化不能過大），存放和運(yùn)輸過程中，必須保證注射器的芯子不卡澀。l樣品需密封和避光保存。l每個樣品需貼上標(biāo)簽，標(biāo)簽應(yīng)按導(dǎo)則中附錄A的格式填寫37色譜分析周期 l1）出廠設(shè)備的檢驗(yàn)l66kV及以上變壓器、電抗器、互感器和套管在出廠試驗(yàn)全部完成后應(yīng)做一次色譜分析。l2）投運(yùn)前的檢驗(yàn)l新設(shè)備及大修后的設(shè)備投運(yùn)前應(yīng)至少做一次檢驗(yàn)，如果在現(xiàn)場進(jìn)行感應(yīng)耐壓或局放試驗(yàn)，則應(yīng)在試驗(yàn)后停放一段時(shí)間再做一次檢驗(yàn)。38l3）運(yùn)行油的檢驗(yàn)l根據(jù)國網(wǎng)公司和湖南省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程實(shí)施細(xì)則規(guī)定，新投運(yùn)的

19、變壓器必須在在投運(yùn)后1、4天、10天、30天各做一次氣相色譜分析，如無異常，則轉(zhuǎn)為定期檢測。39變壓器氣相色譜分析周期設(shè)備名稱檢測周期變壓器和電抗器500kV主變、電抗器、容量240MVA及以上主變、所有發(fā)電廠升壓變壓器三個月一次220kV主變、電抗器容量120MVA及以上主變六個月一次35/110kV主變一年一次40變壓器油色譜分析的故障診斷 l變壓器油中溶解氣體的產(chǎn)生機(jī)理l變壓器內(nèi)部故障時(shí)的產(chǎn)氣特征l色譜分析注意值l變壓器故障診斷方法l典型故障舉例41絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理l化學(xué)過程：l1).絕緣油的分解l2).固體絕緣材料的分解l物理過程：傳質(zhì)過程l1).氣泡的運(yùn)動；l2).氣體分

20、子的擴(kuò)散，溶解與交換；l3).氣體從油中析出與向外逸散過程42絕緣油的分解絕絕緣緣油油是是由由許許多多不不同同分分子子量量的的碳碳?xì)錃浠虾衔镂锓址肿幼咏M組成成的的混混合合物物，分分子子中中含含有有CH3、CH2的的CH化化學(xué)學(xué)基基團(tuán)團(tuán)并并由由C-C鍵鍵鏈鏈合合在在一一起起。變變壓壓器器在在正正常常的的熱熱負(fù)負(fù)載載下下，一一般般油油的的最最高高溫溫度度不不超超過過100，油油不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生烴烴類類氣氣體體。變變壓壓器器油油甚甚至至在在150下下，油油面面可可能能會會有有油油蒸蒸氣氣產(chǎn)產(chǎn)生生（如如測測量量閃閃點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)），但但冷冷卻卻后后仍仍然然為為液液體體的的油油組組分分，油油本本身身是是比

21、比較較穩(wěn)穩(wěn)定定的的。油油中中存存在在電電或或熱熱故故障障的的結(jié)結(jié)果果，可可以以使使某某些些C-H鍵鍵和和C-C鍵鍵斷斷裂裂，伴伴隨隨生生成成少少量量活活潑潑的的氫氫原原子子和和不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的碳碳?xì)錃浠虾衔镂锏牡淖宰杂捎苫@這些些氫氫原原子子或或自自由由基基通通過過復(fù)復(fù)雜雜的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)迅迅速速重重新新化化合合，形形成成氫氫氣氣和和低低分分子子烴烴類類氣氣體體，如如甲甲烷烷、乙乙烷烷、乙乙烯烯、乙乙炔炔等等，也也可可能能生生成成碳碳的的固固體體顆顆粒粒及及碳碳?xì)錃渚劬酆虾衔镂铮╔-蠟蠟）。所所形形成成的的氣氣體體溶溶解解于于油油中中，當(dāng)當(dāng)故故障障能能量量較較大大時(shí)時(shí)，也也可可能能

22、聚聚集集成成游游離離氣氣體體。碳碳的的固固體體顆顆粒粒及及碳碳?xì)錃渚劬酆虾衔镂锟煽沙脸练e積在在設(shè)設(shè)備備油油箱箱的的內(nèi)內(nèi)壁壁或或固固體體絕緣的表面。絕緣的表面。油油裂裂解解時(shí)時(shí)任任何何一一種種烴烴類類氣氣體體的的產(chǎn)產(chǎn)氣氣速速率率取取決決于于裂裂解解溫溫度度的的高高低低，隨隨著著裂裂解解溫溫度度的的變變化化，烴烴類類氣氣體體各各組組分分的的比比例例不不同同，隨隨著著溫溫度升高，產(chǎn)氣速率最大的氣體依次是度升高，產(chǎn)氣速率最大的氣體依次是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。43固體絕緣材料的分解紙、層壓板或木塊等纖維素絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無水右旋糖環(huán)和弱的C-O鍵及葡萄糖甙鍵，它們的熱穩(wěn)定性比油中

23、的C-H鍵要弱，即使沒有達(dá)到故障溫度，鍵也能被打開。聚合物裂解的有效溫度高于105，在150以上，纖維素結(jié)構(gòu)中的化學(xué)結(jié)合水開始被脫除，有去H2反應(yīng)。部分氫氣與油中氧化合成水，導(dǎo)致進(jìn)一步水解。完全裂解和碳化的溫度高于300，在生成水的同時(shí)生成大量的CO、CO2和糠醛等呋喃化合物，大量烴類氣體是伴隨高溫下油分解而產(chǎn)生的。44絕緣材料裂解的標(biāo)志-CO的增加lCO和CO2和O2之間可以存在CO2CO+O2的關(guān)系。l理論上也可計(jì)算出上述平衡和溫度之間的關(guān)系，但實(shí)際上CO2和CO并不只由裂解產(chǎn)生。油可與氧起氧化反應(yīng)，形成少量CO和CO2；絕緣材料的正常熱老化分解，CO和CO2長期在油中積累后，成為變壓器油

24、中除氮、氧外，含量顯著的氣體組分，因此無法以比例關(guān)系來確定故障點(diǎn)溫度。45變壓器故障運(yùn)行中產(chǎn)生的氣體l變壓器內(nèi)部存在某種故障時(shí)，故障點(diǎn)附近的油和固體絕緣材料在熱性（電流效應(yīng)）或電性故障（電壓效應(yīng)）應(yīng)力作用下裂（分）解產(chǎn)生氣體，故障點(diǎn)產(chǎn)生氣體的組分和含量取決于故障類型、故障能量級別及所涉及的固體絕緣材料。46其他產(chǎn)氣途徑l正常運(yùn)行的變壓器某些原因也會導(dǎo)致油中有一定數(shù)量的故障特征氣體，有時(shí)這些特征氣體濃度甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過導(dǎo)則的注意值。例如油中含有水，可以與鐵作用生成氫氣；新的不銹鋼可能在加工過程中或焊接時(shí)吸附氫而又慢慢釋放到油中。特別是在溫度較高，油中溶解有氧時(shí)，油箱內(nèi)部某些油漆（醇酸樹脂），在不銹鋼

25、的催化下，可能生成大量的氫。因此在氣體監(jiān)測過程中，是有可能作排除故障判斷的，在氫氣產(chǎn)氣率超過注意值時(shí)，監(jiān)視中應(yīng)考慮到多方面的因素。47l研究證明，鐵心疊片間的油膜，由于受過勵磁引起的鐵芯高溫（130以上），油膜內(nèi)的油在鐵芯片表面催化作用下，會分解出H2。但經(jīng)過一段時(shí)間后，H2含量趨于穩(wěn)定，這就是與局部放電引起H2不斷增長的區(qū)別之處。某些操作也可生成故障氣體。例如有載調(diào)壓變壓器中分接開關(guān)油室的油向變壓器本體主油箱滲漏，或分接開關(guān)在某個位置動作時(shí)，懸浮電位放電的影響；設(shè)備曾經(jīng)有過故障，而故障排除后絕緣油未經(jīng)徹底脫氣，部分殘余氣體仍流在油中；油箱或管道進(jìn)行帶油補(bǔ)焊；原注入的油含有某些氣體等。這些氣體

26、的存在一般不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。但當(dāng)利用氣體分析結(jié)果確定設(shè)備內(nèi)部是否存在故障及故障嚴(yán)重程度時(shí)，應(yīng)特別注意此類非故障產(chǎn)氣的干擾所可能引起的誤判斷。48診斷依據(jù)l1).氣體累計(jì)性2).產(chǎn)氣速率 l3).氣體組分特征性4).故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系493).不同故障時(shí)產(chǎn)生的不同特征氣體l一般規(guī)律是：產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度是隨著裂解溫度的增加而增加的，依次為烷烴烯烴炔烴。l從設(shè)備故障現(xiàn)象來看，可分為過熱性故障和放電性故障兩大類。至于機(jī)械性故障，最終將以過熱性或放電性形式表現(xiàn)出來。進(jìn)水受潮也是一種內(nèi)部潛伏性故障，除早期發(fā)現(xiàn)，否則最終也會發(fā)展成放電性故障，甚至造成事故。l 國內(nèi)對359臺故障變壓器故障

27、類型不完全統(tǒng)計(jì)分析，過熱性故障變壓器為226臺，占63%，高能量放電故障變壓器為65臺，占18.1%，過熱兼高能量放電故障變壓器為36臺，占10%，火花放電故障變壓器為25臺，占7%，其余7臺變壓器為受潮或局部放電故障，占1.9%。50過熱性故障l是由于有效熱應(yīng)力所造成的絕緣加速劣化，具有中等水平的能量密度。其特征氣體是甲烷、乙烯二者一般占總烴的80%以上。且隨故障點(diǎn)溫度的升高，乙烯比例增加，如高溫過熱，乙烯占總烴的比例平均值：62.5%，甲烷只有27.3%。其次是乙烷和氫氣。乙烷一般不超總烴的20%，氫氣含量與熱源溫度關(guān)系密切，高、中溫時(shí)，氫氣占?xì)錈N的27%以下，而低溫過熱時(shí)，氫氣與氫烴之比

28、高于27%-30%。l一般過熱性故障，不產(chǎn)生乙炔。嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生微量，最大不超總烴的6%。l當(dāng)涉及固體絕緣時(shí)，除產(chǎn)生上述氣體外，還產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳。51l過熱故障按出現(xiàn)在變壓器的導(dǎo)電或磁路回路區(qū)分，可分為導(dǎo)電回路過熱故障、磁路回路過熱故障和其他部位的過熱故障等。導(dǎo)電回路過熱故障：按部位主要有分接開關(guān)故障、引線連接部分故障、高低壓繞組故障和漏磁環(huán)流引起的局部過熱。磁路回路過熱故障：按原因和部位可分為鐵心故障及零序磁通引起的局部過熱。其他部位的過熱故障：有局部油道堵塞致使局部散熱不良引起過熱，潛油泵、油冷卻器故障等。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，導(dǎo)致變壓器過熱故障的各原因比例：一般分接開關(guān)接觸不良引起

29、的占50%，鐵心多點(diǎn)接地和局部短路或漏磁環(huán)流占33%，導(dǎo)線過熱和接頭不良或緊固件松動占14.4%，局部油道堵塞造成局部散熱不良的不約占2.6%。52放電性故障l放電性故障是在高電應(yīng)力作用下所造成的絕緣劣化，由于能量密度的不同，分高能，火花，局放等不同類型。l高能放電將導(dǎo)致絕緣電弧擊穿?；鸹ǚ烹娛且环N間歇性放電，局放能量密度最低，常發(fā)生在氣隙和懸浮帶電體的空間內(nèi)。l電弧放電以線圈匝、層間絕緣擊穿多見，其次為引線斷裂或分接開關(guān)飛弧等故障。這種故障產(chǎn)氣急劇，產(chǎn)氣量大，尤其是匝、層間絕緣故障，一般無前兆，難以預(yù)測，多以突發(fā)性事故暴露出來。特征氣體為乙炔，氫氣，其次是大量的乙烯甲烷。由于發(fā)展速度快，來不

30、及溶于油中就釋放到氣體繼電器內(nèi)。所以油中氣體含量往往與故障點(diǎn)位置，油流速度，故障持續(xù)時(shí)間有關(guān)，乙炔一般占總烴20%-70%,氫氣占?xì)錈N的30%-90%，大多數(shù)情況下，乙烯大于甲烷。l火花放電一般是低能量放電，即一種間歇性放電故障，常發(fā)生于不同電位的導(dǎo)體與導(dǎo)體、絕緣體與絕緣體之間以及不固定電位的懸浮體，在電場極不均勻或畸變以及感應(yīng)電位下，都可能引起火花放電。特征氣體也是乙炔和氫氣為主，因故障能量小，總烴不高，乙炔在總烴中占25%-90%，乙烯20%以下，氫氣占?xì)錈N的30%以上。53l局部放電是指油-紙絕緣結(jié)構(gòu)中的氣隙（泡）和尖端，因絕緣薄弱、電場集中而發(fā)生局部或重復(fù)性擊穿現(xiàn)象。引起局部放電的關(guān)鍵

31、因素有四個：a、導(dǎo)電體和非導(dǎo)電體的尖角毛刺；b、固體絕緣的空穴和縫隙中的空氣及油中的微量氣泡；c、在高電場下產(chǎn)生懸浮電位的金屬物；d、絕緣體表面的灰塵和臟污。局部放電主要依放電能量密度不同而不同，一般烴總量不高，主要成份是氫氣其次是甲烷。氫氣占?xì)錈N的90%以上，甲烷占總烴90%以上，能量增高也可能出現(xiàn)乙炔，但占總烴之比小于2%，這是區(qū)分局部放電和其它放電故障的主要標(biāo)志。無論何種放電，只要有固體絕緣介入，就會產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳。54l受潮l當(dāng)變壓器進(jìn)水受潮，油中水分和含濕雜質(zhì)容易形成“小橋”，或絕緣中有氣隙引起局放，產(chǎn)生氫氣，水在電場作用下電解也產(chǎn)生大量氫氣。l即每克鐵產(chǎn)生0.6升氫氣，使受

32、潮設(shè)備中，氫氣在氫、烴中含的比例最高。因正常老化也產(chǎn)生少量甲烷，所以受潮設(shè)備中也有甲烷，但比例很少。l局放和受潮；特征氣體相同，且兩種異常易同時(shí)產(chǎn)生，從氣體特征難以區(qū)分，必要時(shí)應(yīng)測局放和微水。55色譜分析有關(guān)注意值的規(guī)定l導(dǎo)則推薦的注意值有兩個方面：l一 特征氣體含量l二 產(chǎn)氣速率56DL/T722DL/T722規(guī)定新投運(yùn)設(shè)備氣體濃度的要求規(guī)定新投運(yùn)設(shè)備氣體濃度的要求 L/L氣體氣體變變壓壓器器和和電電抗器氣體抗器氣體互感器互感器套管套管H2 10 50 150CH4000總總烴烴（C1+C2）20 10 300L/L，C2H2正常金屬過熱并涉及固體絕緣3C2H25L/L，H2含量高金屬過熱并

33、有放電4C2H2為主要成分，H2含量高電弧放電5總烴在100L/L左右，CO300L/L固體絕緣過熱6C2H210L/L，H2含量高，總烴不高火花放電64三比值法三比值法 導(dǎo)則推薦改良的三比值法（五種氣體的三對比值）作為判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。改良三比值法是用三對比值以不同的編碼表示65判斷故障性質(zhì)的三比值法編碼組合故障類型判斷故障實(shí)例（參考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低溫過熱（低于150oC）絕緣導(dǎo)線過熱或繞組整體發(fā)熱，注意CO、CO2的含量以及CO/CO2值20低溫過熱（150300oC）分接開關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，大型電力變壓器低壓繞組中并聯(lián)導(dǎo)線間短路，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點(diǎn)接地等21中溫過熱（300700oC）0，1，22高溫過熱（高于700oC）10局部放電高濕度，高含氣量引起油中低