变压器油色谱讲义精.ppt

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1、变压器油色谱讲义第1页，本讲稿共53页 多年来，应用色谱法测油中溶解气体含量，并结合电气、化学试验，综合判断变压器潜伏性故障，充分显示了其独特的优点，为及时发现变压器类等充油电气设备的隐患，确保其安全经济运行做出了贡献。第2页，本讲稿共53页主主 要要 内内 容容11.色谱分析诊断变压器内部故障的理论依色谱分析诊断变压器内部故障的理论依据据2.2.变压器故障诊断的方法与步骤变压器故障诊断的方法与步骤TPRI第3页，本讲稿共53页 11.色谱分析诊断变压器内色谱分析诊断变压器内部故障的理论依据部故障的理论依据一、故障下产气的特征性一、故障下产气的特征性二、故障下产气的累积性二、故障下产气的累积性

2、三、故障下产气的加速性三、故障下产气的加速性四、气体的溶解与扩散：样品具有一四、气体的溶解与扩散：样品具有一致性、均匀性和代表性致性、均匀性和代表性TPRI第4页，本讲稿共53页一、一、故障下产气的特征性故障下产气的特征性（一）绝缘油的分解变压器油主要是由变压器油主要是由碳氢碳氢化合物组成（烷烃化合物组成（烷烃C Cn nH H2n+22n+2，环烷，环烷烃烃C Cn nH H2n2n或或C Cn nH H2n-2 2n-2，芳香烃，芳香烃C Cn nH H2n-62n-6。绝缘纸的成分主要是。绝缘纸的成分主要是碳水碳水化合物（化合物（C C6 6H H1010O O6 6）n n。由电和热故

3、障的结果可以使某些。由电和热故障的结果可以使某些C-HC-H键键和和C-CC-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合乙烷、乙烯、乙炔等，也能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（物（X-X-石蜡）。石蜡）。TPRI第5页，本讲稿共53页故障初期，所形成的气体溶于油中；当故障能量较大时，也能聚故障初期，

4、所形成的气体溶于油中；当故障能量较大时，也能聚集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备内部。集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备内部。低低能能放放电电，如如局局部部放放电电，能能过过离离子子反反应应促促使使最最弱弱的的键键C-H键键断断裂裂，主主要要重重新新化化合合成成氢氢气气。随随着着放放电电能能量量越越来来越越高高，如如火火花花放放电电、电电弧弧放放电电，能能使使C-C断断裂裂，然然后后迅迅速速以以C-C键键、C=C键键、CC键键的的形式重新化合成烃类气体。形式重新化合成烃类气体。大约油温在大约油温在150时，就能产生甲烷；时，就能产生甲烷；150-500左右时产生

5、乙烷；左右时产生乙烷；大约大约500时产生乙烯，随着温度的逐渐升高，乙烯占总烃的比例时产生乙烯，随着温度的逐渐升高，乙烯占总烃的比例越来越大；越来越大；800-1200左右时产生乙炔。生成碳粒的温度约在左右时产生乙炔。生成碳粒的温度约在500-800左右。左右。第6页，本讲稿共53页（二）绝缘纸的分解（二）绝缘纸的分解 1 1、纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主、纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主要产生要产生COCO、CO CO2 2 ，当怀疑故障涉及固体绝缘时，一，当怀疑故障涉及固体绝缘时，一般般COCO2 2/C0/C03 3。2 2、固体绝缘材料分解时产生的液体特征分子是糠醛

6、，、固体绝缘材料分解时产生的液体特征分子是糠醛，纤维素老化会降解出D-葡萄糖单糖，易分解出呋喃衍生物；糠 醛（C4H3OCHO）仅为其中的一种第7页，本讲稿共53页（三）其它气体的来源 如分接开关油室向主油箱渗漏（C2H2高）；设备油箱带油补焊（C2H2高）；潜油泵出故障（是高速泵，轴和轴瓦产生磨擦，C2H2高，应改为低速泵）；变压器油中含水（H2高）；本体受潮（H2高）等均可产生气体。第8页，本讲稿共53页二、故障下产气的累积性：二、故障下产气的累积性：看故看故 障有无发展障有无发展三、故障下产气的加速性：三、故障下产气的加速性：看故障看故障的严重程度的严重程度 四、气体的溶解与扩散：四、气

7、体的溶解与扩散：样品具样品具有一致性、均匀性和代表性有一致性、均匀性和代表性TPRI第9页，本讲稿共53页 2.2.变压器故障诊断的方法与步骤变压器故障诊断的方法与步骤一、有无故障的诊断1、根据色谱分析的数据，看总烃、乙炔、氢气是否有任一种超过国家标准规定的注意值，若有任一一个超标，则进行跟踪分析，考查产气速率。2、若产气速率超标，至少二次均超标，且产气速率有增长趋势，应该判断有故障。3、注意值第10页，本讲稿共53页第11页，本讲稿共53页4、产气速率（1）绝对产气速率；即每运行日产生某种气体的平均值，按下式计算：a=【（Ci，2-Ci，1）/t】（m/）式中：a绝对产气速率，mL/d；Ci

8、,2第二次取样测得油中某种气体浓度，L/L；Ci,1第一次取样测得油中某种气体浓度，L/L；t二次取样时间间隔中的实际运行时间，d；m设备总油重，t；油的密度，t/m3第12页，本讲稿共53页(2)相对产气速率：即每运行月某种气体含量增加原有值的百分数的平均值，按下式计算：r=【（Ci，2-Ci，1）/Ci，1】1/t 100%式中；r相对产气速率，%/月；Ci,2第二次取样测得油中某种气体浓度，L/L；Ci,1第二次取样测得油中某种气体浓度，L/L；t二次取样时间间隔中的实际运行时间，月；第13页，本讲稿共53页（3）绝对产气速率注意值 第14页，本讲稿共53页 （4）相对产气速率注意值 总

9、烃的相对产气速率注意值为10%/月。相对产气速率不适用于新投运的设备、总烃初始值低的设备及少油设备。产气速率在很大程度上依赖于设备类型、负荷情况故障类型、所用绝缘材料及其老化程度，应结合这些情况进行综合分析。判断设备状况时，还应考虑到呼吸系统对气体的逸事散作用。第15页，本讲稿共53页二、故障类型的诊断主体部分故障：电故障和热故障电故障在电路；而热故障在电路和磁路都有可能。附件的故障第16页，本讲稿共53页（一）不同故障时产生不同的特征气体一般规律是：产生烃类气体的不饱和度是随着裂解温度的增加而增加的，依次为烷烃烯烃炔烃。第17页，本讲稿共53页(二）故障类型与溶解气体组分的关系从设备故障现象

10、来看，可分为过热性故障和放电性故障两大类。至于机械性故障，最终将以过热性或放电性形式表现出来。进水受潮也是一种内部潜伏性故障，除早期发现，否则最终也会发展成放电性故障，甚至造成事故。第18页，本讲稿共53页（三）故障类型过热性故障：是由于有效热应力所造成的绝缘加速劣化，具有中等水平的能量密度。其特征气体是甲烷、乙烯，二者一般占总烃的80%以上。且随故障点温度的升高，乙烯比例增加，如高温过热，乙烯占总烃的比例平均值62.5%，甲烷只有27.3%。其次是乙烷和氢气。乙烷一般不超总烃的20%，氢气含量与热源温度关系密切，高、中温时，氢气占氢烃的27%以下，而低温过热时，氢气与氢烃之比高于27%-30

11、%。一般过热性故障，不产生乙炔。严重时产生微量，最大不超总烃的6%。当涉及固体绝缘时，除产生上述气体外，还产生大量的一氧化碳和二氧化碳。第19页，本讲稿共53页过热故障的原因分析过热故障的原因分析l电路：接点接触不良，如引线连接不良，分接开关接触不良，导体接头接点接触不良，如引线连接不良，分接开关接触不良，导体接头焊接不良等，这种故障约焊接不良等，这种故障约占占过热过热性故障的一半。性故障的一半。l磁路：由于铁心两点或多点接地造成循环电流发热，如穿心螺丝轭铁夹由于铁心两点或多点接地造成循环电流发热，如穿心螺丝轭铁夹件或压环压钉碰铁心；油箱及下轭铁等处有铁磁杂物；铁心用部分硅钢件或压环压钉碰铁心

12、；油箱及下轭铁等处有铁磁杂物；铁心用部分硅钢片短路造成涡流发热如连片短接，硅钢片间绝缘损坏或老化，以及漏磁片短路造成涡流发热如连片短接，硅钢片间绝缘损坏或老化，以及漏磁引起的外壳、铁心夹件、压环等局部发热等。引起的外壳、铁心夹件、压环等局部发热等。l导体故障导体故障：部分绕组短路，或不同电压比并列运行引起的循：部分绕组短路，或不同电压比并列运行引起的循环，电流发热，绝缘导体因超负荷过流发热，绝缘膨胀，注油环，电流发热，绝缘导体因超负荷过流发热，绝缘膨胀，注油堵塞而引起的散热不良等。堵塞而引起的散热不良等。第20页，本讲稿共53页放电性故障放电性故障是在高电应力作用下所造成的绝缘劣化，由于能量密

13、度的不同，分高能，火花，局放等不同类型高能放电将导致绝缘电弧击穿。火花放电是一种间歇性放电，局放能量密度最低，常发生在气隙和悬浮带电体的空间内。电弧放电以线圈匝、层间绝缘击穿多见，其次为引线断裂或分接开关飞弧等故障。这种故障产气急剧，产气量大，尤其是匝、层间绝缘故障，一般无前兆，难以预测，多以突发性事故暴露出来。特征气体为乙炔，氢气，其次是大量的乙烯甲烷。由于发展速度快，来不及溶于油中就释放到气体继电器内。所以油中气体含量往往与故障点位置，油流速度，故障持续时间有关，乙炔一般占总烃20%-70%,氢气占氢烃的30%-90%，大多数情况下，乙烯大于甲烷。火花放电，特征气体也是乙炔和氢气为主，因故

14、障能量小，总烃不高，乙炔在总烃中占25%-90%，乙烯20%以下，氢气占氢烃的30%以上。局放产气的特征；主要依放电能量密度不同而不同，一般烃总量不高，主要成份是氢气其次是甲烷。氢气占氢烃的90%以上，甲烷占总烃90%以上，能量增高也可能出现乙炔，但占总烃之比小于2%，可依此区分局放和其它放电故障。无论何种放电，只要有固体绝缘介入，就会产生一氧化碳和二氧化碳第21页，本讲稿共53页受潮当变压器进水受潮，油中水分和含湿杂质容易形成“小桥”，或绝缘中有气隙引起局放，产生氢气，水在电场作用下电解也产生大量氢气。即每克铁产生0.6升氢气，使受潮设备中，氢气在氢、烃中含的比例最高。因正常老化也产生少量甲

15、烷，所以受潮设备中也有甲烷，但比例很少。局放和受潮；特征气体相同，且两种异常易同时产生，从气体特征难以区分，必要时应测局放和微水。第22页，本讲稿共53页局部放电产生的原因局部放电产生的原因局部放电产生的原因局部放电产生的原因 l局部放电是一种低能量的放电低能量的放电，按绝缘介质的不同可将局部放电分为气泡局部放电和油中局部放电，按绝缘部位来分，则有绝缘空穴、电极尖端、油角间隙、油一板中的油隙和油中沿固体绝缘表面等五处的局部放电。l当油中存在空气泡或固体当油中存在空气泡或固体绝缘绝缘材料中存在空穴或空腔，由于气体的介材料中存在空穴或空腔，由于气体的介电电常常数和数和时压时压强强度均低于油和度均低

16、于油和纸绝缘纸绝缘材料，易引起放材料，易引起放电电。l外界外界环环境条件的影响如油境条件的影响如油处处理不理不彻彻底，底，带进杂带进杂物和水分，或因外界气温下物和水分，或因外界气温下降，油析出气泡等，都会引起放降，油析出气泡等，都会引起放电电。l由于制造由于制造质质量不良如某些部位有尖角、毛刺、漆瘤等，它量不良如某些部位有尖角、毛刺、漆瘤等，它们们承受的承受的电场电场强强度度较较高首先出高首先出现现放放电电。l金属部件或金属部件或导电导电体之体之间间的接触不良而引起的放的接触不良而引起的放电电。第23页，本讲稿共53页火花放电产生的原因l套管引线断裂或套管储油柜对电位未固定的套管导电管套管引线

17、断裂或套管储油柜对电位未固定的套管导电管放电放电l引线对油箱距离太近或引线过长，或引线局部接触不良引线对油箱距离太近或引线过长，或引线局部接触不良或铁心接地片损坏或接地不良引起的放电或铁心接地片损坏或接地不良引起的放电l分接开关拨又电位悬浮而引起的放电；分接开关拨又电位悬浮而引起的放电；结构设计和制造结构设计和制造工艺的缺陷导致绝缘沿西放电，匝间或层间局部短路或受工艺的缺陷导致绝缘沿西放电，匝间或层间局部短路或受外部因素的影响，如雷击外部因素的影响，如雷击l操作操作过电压过电压、过负过负荷、外部多次短路等引起的匝荷、外部多次短路等引起的匝层间层间放放电电。第24页，本讲稿共53页（四）故障识别

18、l特征气体法l三比值法l关于CO和CO2判据l关于H2的产气率lO2/N2比值的变化 l关于放电特征气体C2H 2 第25页，本讲稿共53页(1)特征气体法l绝缘油的分解l固体绝缘材料的分解l在油纸绝缘系统中，不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体l充油电气设备的故障分类第26页，本讲稿共53页 绝缘油的分解化学热力动力学热力学-解决能否反应，动力学-解决反应速度油：碳链的断裂低分子烃类C_CCC键能的升级：过热温度烷烯炔炭渣随能量而增第27页，本讲稿共53页固体绝缘材料的分解 纸、层压板或木块等纤维素绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的

19、C-H键要弱，即使没有达到故障温度，键也能被打开。聚合物裂解的有效温度高于105，在150以上，纤维素结构中的化学结合水开始被脱除，有去H2反应。部分氢气与油中氧化合或水，导致进一步水解。完全裂解和碳化的温度高于300，在生成水的同时生成大量的CO、CO2和糠醛等呋喃化合物，大量烃类气体是伴随高温下油分解而产生的。第28页，本讲稿共53页在油纸绝缘系统中，不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表3。TPRI第29页，本讲稿共53页 充油电气设备的故障分类l过热故障l电故障第30页，本讲稿共53页过热故障：单独油裂解产生的气体包括乙烯和甲烷，少量的氢和乙烷；如故障温度不高，则氢、甲

20、烷、乙烷较多；假如故障严重，或包括电场的作用效应，也会生成痕量的乙炔。主要气体是乙烯，其数量可占总可燃气的60%以上。用总可燃气体（包括H2、CO和总烃）含量的增长判断故障，在国外使用较多，反映涉及固体绝缘的过热性故障较明显。固体绝缘过热会生成大量的一氧化碳和二氧化碳，过热纤维素逐步碳化的结果，则对油作用温度升高，会生成碳氢化合物，如乙烯、甲烷。在总可燃气体中主要气体是一氧化碳，其数量可占总可燃气的90%以上。第31页，本讲稿共53页电故障：低能量放电产生氢、甲烷和少量的乙烯和乙炔。当涉及到固体纤维素绝缘时也可产生一氧化碳和少量二氧化碳。主要气体是氢气，其数量可占总可燃气的85%以上。在高能量

21、的电弧放电时产生大量的氢气和乙炔，以及相当数量的甲烷和乙烯，假如故障涉及到固体绝缘，可生成一氧化碳和二氧化碳，纸和油可能被碳化。主要气体是乙炔，其数量可占总可燃气的30%，同时有相当数量的氢气。第32页，本讲稿共53页（2）三比值法三比值法 导则推荐改良的三比值法（五种气体的三对比值）作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。改良三比值法是用三对比值以不同的编码表示，编码规则和故障类型判断方法见表4、表5。第33页，本讲稿共53页第34页，本讲稿共53页（3 3）关于关于CO和和CO2判据判据 色谱导则有关说明色谱导则有关说明 实际上无论哪种油保护方式的变压器，在投运初期实际上无论哪种油保护方式

22、的变压器，在投运初期CO2/CO比值都比较小比值都比较小 符合正常老化产气规律符合正常老化产气规律 a.随运行年限增加，油中随运行年限增加，油中CO、CO2含量均会增加，但含量均会增加，但产气速率（特别是产气速率（特别是CO）先快后慢，）先快后慢，CO2/CO之比逐渐增之比逐渐增大。大。b.b.变压器的电压等级不同、生产厂家及出厂年代不变压器的电压等级不同、生产厂家及出厂年代不同，在投运之初的同，在投运之初的COCO、COCO2 2浓度相别很大（有的达浓度相别很大（有的达5 5倍以倍以上），运行后也因油保护措施及密封情况不同，因此不能上），运行后也因油保护措施及密封情况不同，因此不能用同一浓度

23、进行考核。用同一浓度进行考核。第35页，本讲稿共53页色谱导则有关说明：当故障涉及到固体绝缘时，会引起CO和CO2的明显增长。根据现有的统计资料，固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在油中CO和CO2含量上，一般没有严格的界限，规律也不明显。这主要是由于从空气中吸收的CO2、固体绝缘老化及油的长期氧化形成CO和CO2的基值过高造成的。开放式变压器溶解空气的饱和量约为10%，因此油中可以含有来自空气中的300L/L的CO2。在密封设备里除残留的空气外，也可能因泄漏而进入油中。这样，油中的CO2浓度将以空气的比率存在。经验证明，当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般CO2/CO7。当怀疑

24、故障涉及到固体绝缘材料时（200），CO2/CO可能3，必要时，应从最后一次的测试结果中减去上一次的测试数据，重新计算比值，以确定故障是否涉及到了固体绝缘。第36页，本讲稿共53页 实际上无论哪种油保护方式的变压器，实际上无论哪种油保护方式的变压器，在投运初期在投运初期COCO2 2/CO/CO比值都比值都比较小比较小。根据一些地区的统计结果认为：根据一些地区的统计结果认为：变压器投运变压器投运2-32-3年后，如年后，如COCO2 2/CO2/CO2（隔膜式）或（隔膜式）或33（开放式）则应引起（开放式）则应引起注意。正常情况下，随着运行年数的增加，绝缘材料老化，使注意。正常情况下，随着运行

25、年数的增加，绝缘材料老化，使COCO2 2的含量逐渐增长，且的含量逐渐增长，且COCO2 2较易溶解于油中；另一方面在存在过热点的情况下，较易溶解于油中；另一方面在存在过热点的情况下，只要过热的温度不是很高（不超过只要过热的温度不是很高（不超过200200），），COCO的增长量也不比的增长量也不比COCO2 2的增长的增长量大，且量大，且COCO在油中的溶解度小，易逸散。因此，一般情况下，变压器在油中的溶解度小，易逸散。因此，一般情况下，变压器中中COCO2 2/CO/CO比值是随着运行年限的增长而逐渐变大的。比值是随着运行年限的增长而逐渐变大的。一氧化碳和二氧化碳的产生速率还与固体材料的含

26、水量有关。温度一定，一氧化碳和二氧化碳的产生速率还与固体材料的含水量有关。温度一定，含水量越高，分解出的二氧化碳就越多；反之，分解出的一氧化碳就越多。含水量越高，分解出的二氧化碳就越多；反之，分解出的一氧化碳就越多。因而，固体材料含水量不同时，因而，固体材料含水量不同时，COCO2 2/CO/CO值也有差异。这也是一些密封值也有差异。这也是一些密封性能较好的新投运变压器性能较好的新投运变压器COCO2 2/CO/CO值较小的原因。因此，在判断固体材值较小的原因。因此，在判断固体材料热分解时，应结合一氧化碳和二氧化碳与投运时间相关的绝对值、料热分解时，应结合一氧化碳和二氧化碳与投运时间相关的绝对

27、值、COCO2 2/CO/CO比值，在运行期间的产气率与同类变压器相比的上升规律（产比值，在运行期间的产气率与同类变压器相比的上升规律（产气速率不一定超过导则规定的注意值）是否正常，以及绝缘的湿度情气速率不一定超过导则规定的注意值）是否正常，以及绝缘的湿度情况，进行判断。况，进行判断。第37页，本讲稿共53页正常老化产气规律：a.随运行年限增加，油中CO、CO2含量均会增加，但产气速率（特别是CO）先快后慢，CO2/CO之比逐渐增大。b.变压器的电压等级不同、生产厂家及出厂年代不同，在投运之初的CO、CO2浓度相别很大（有的达5倍以上），运行后也因油保护措施及密封情况不同，因此不能用同一浓度进

28、行考核。第38页，本讲稿共53页(4)关于H2的产气率 第39页，本讲稿共53页H2是放电性故障中的主要成分之一，但在过热性故障时也会产生，因此用它区别故障性质，其特征性不很强，但它也可能是一种故障信息。在取油时氢气最容易散逸，加之分析过程中有些仪器对氢的反映不敏感，均会引起氢气测试结果的分散性，利用半透膜的油中氢气探测器，可以避免这些误差。当色谱分析到单独氢的含量相对较高，或发现其与其他气体含量有非同步的增长时，分析是否下列因素所致。例如油中含有水，可以与铁作用生成氢气；新的不锈钢可能在加工过程中或焊接时吸附氢而又慢慢释放到油中。特别是在温度较高，油中溶解有氧时，油箱内部某些油漆（醇酸树脂）

29、，在不锈钢的催化下，可能生成大量的氢。因此在气体监测过程中，是有可能作排除故障判断的，在氢气产气率超过注意值时，监视中应考虑到多方面的因素。较新研究证明，铁心叠片间的油膜，由于受过励磁引起的铁芯高温（130以上），油膜内的油在铁芯片表面催化作用下，会分解出H2。但经过一段时间后，H2含量趋于稳定，这就是与局部放电引起H2不断增长的区别之处。第40页，本讲稿共53页（5 5）O O2 2/N/N2 2比值的变化比值的变化 O O2 2和和N N 2 2的的含含量量，通通常常认认为为在在判判断断时时作作用用不不大大，在在报报告告中中也也不不显示。实际它对判断变压器的内部情况是显示。实际它对判断变压

30、器的内部情况是有作用的有作用的。色谱导则说明，一般在油中都溶解有色谱导则说明，一般在油中都溶解有O O2 2和和N N 2 2，这是因开，这是因开放式变压器通过呼吸器直接与空气接触，密封设备因油中残存或通放式变压器通过呼吸器直接与空气接触，密封设备因油中残存或通过泄漏的结果。在变压器油中，反映空气的组成，考虑到过泄漏的结果。在变压器油中，反映空气的组成，考虑到O O2 2和和N N 2 2的的不同溶解度，其不同溶解度，其O O2 2和和N N 2 2的比值有可能接近的比值有可能接近0.50.5。运行中由于油的氧化。运行中由于油的氧化或纸的老化，比值可能降低，油温和油的保护系统也可影响这个比值。

31、或纸的老化，比值可能降低，油温和油的保护系统也可影响这个比值。但当但当O O2 2/N/N2 20.30.3时，一般认为是时，一般认为是氧被极度消耗氧被极度消耗的迹象。当内部存在故障的迹象。当内部存在故障时，随着故障的严重化，高浓度的故障特征气体还会将油中的部分时，随着故障的严重化，高浓度的故障特征气体还会将油中的部分氧置换出来加速氧化，因氧气很难通过油来补充，导致油中氧含量氧置换出来加速氧化，因氧气很难通过油来补充，导致油中氧含量进一步降低。实践证明，故障持续的时间越长，油中总含气量越高，进一步降低。实践证明，故障持续的时间越长，油中总含气量越高，氧的含量就会越低。氧的含量就会越低。第41页

32、，本讲稿共53页 （6 6）关于放电特征气体关于放电特征气体C2H 2 乙炔是放电性故障的特征气体。正常运行的变压器，油中不应产生乙炔，因此普遍认为，当发现乙炔从无（与仪器最小检知量有关）到有时，就应引起重视，进行跟踪。规程中规定500kV变压器乙炔的注意值为1L/L，是希望及早引起注意的观点。至于在乙炔更小或没有反映的情况下就发生了事故的事例是存在的，色谱监视对此类故障也无能为力。对于产气率也是一样，色谱导则推荐的产气速率是根据IEC提出的。计算乙炔的产气速率，是在于了解放电能量的大小及变化，便于掌握故障发展速度和分析可能产生放电的部位。在变压器的放电性故障中，显示出故障危险程度的乙炔含量，

33、差别是很大的。第42页，本讲稿共53页1.（三（三）油中气体分析判断应排除外界因素影响 准备投运的变压器，应使油中气体含量越小越好变压器故障检修 冷却系统的油泵电机故障有载调压开关的小油箱中油向变压器内渗漏*第43页，本讲稿共53页（四）气体继电器集气后游离气体与油中气体的平衡判据 -所有故障的产气率均与故障的能量释放密切相关，大致可分以下三种情况：能量较低的故障能量相对较大的故障高能量的电弧性放电故障第44页，本讲稿共53页（1）能量较低的故障（如低温热点、局部放电等），气体释放缓慢，所生成的气体大部分溶于油中，只有当油中气体含量超过饱和溶解度时，才会慢慢地聚集于气体继电器中，油中及继电器中

34、的不同组分气体浓度基本处于平衡状态。（2）故障能量相对较大（如铁心多点接地），故障气体释放较快，当产气速率大于溶解速率时，可能形成气泡。气泡在上升过程中部分溶解于油中，同时置换出油中部分原有的气体，使故障气体的组分和含量发生变化，最终积集于气体继电器中。（3）对于高能量的电弧性放电故障，瞬间生成的大量气体迅速上升，随着油流冲动，继电器将报警和作用跳闸，或者故障能量虽不十分大，但故障部位离气体继电器较近。上升的气泡几乎没有机会与油中气体进行交换，因而油中和继电器中的气体不可能达到平衡。第45页，本讲稿共53页（五）故障进一步诊断途径 第46页，本讲稿共53页 油中气体分析既是定期试验项目，又是检

35、查性（如瓦斯继电器动作或外部短路后等）试验项目，但一旦发现有异常时，很难作进一步确诊。为了查明是否存在故障、故障的部位及严重程度，有利于从安全性和经济性考虑，确定处理方法（如是否需要立即停运），以便为检修提供更详细可靠的依据，为此就要进行其他相应项目的试验。预试规程提出了当油中气体分析判断有异常时，可提供选择的14个项目。为了查明究竟是哪一种故障，就需要作绕组直流电阻、铁芯接地电流、铁芯对地绝缘电阻甚至空载试验（有时还要作单相空载试验）、负载试验等。有时为了判明究竟是磁路或导电回路中的问题，还作长期的空载运行或短路法的负载运行。造成放电性故障的原因有：处于电场集中处的局部放电，某些该接地而未接

36、地的金属部件上的悬浮电位放电，变压器受潮等原因引起围屏或撑条上正在发展中的树枝状放电，以及油流静电放电等。也可能把潜油泵的故障以及有载分接开关小油箱漏油，误认为内部有放电性故障。为此，根据可能的严重程度，就要进行局部放电试验，超声波探测局部放电，检查潜油泵以及有载分接小油箱等。这些检查性试验，并非一次全部要作，而是根据追踪分析的需要，选择某些项目，可以证实或排除某种故障的可能性，达到尽可能确切地查出故障原因及部位的目的。第47页，本讲稿共53页 利用油中气体分析判断故障也有其局限性，不仅是对一些突发性故障难以发现，也有一些缓慢发展的故障，如绝缘受潮但未引起油纸绝缘在电、热作用下分解、有些故障原

37、因未与流动的油直接接触而得不到反映，因此还需要其他一些试验相配合，预试规程中提出了十四项有关项目。第48页，本讲稿共53页 预试规程提出了当油中气体分析判断有异常时，可提供选择的14个项目1 1 油中气体色谱分析油中气体色谱分析2 2 直流电阻测量直流电阻测量3绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数4绕组的介质损耗因数（绕组的介质损耗因数（tg）5交流耐压试验交流耐压试验6铁心绝缘铁心绝缘7油中含水量和绝缘纸含水量油中含水量和绝缘纸含水量8油中含气量油中含气量9局部放电测量局部放电测量10有载调压装置的试验和检查有载调压装置的试验和检查11油中糠醛含量测量和绝缘纸（板）聚

38、合度油中糠醛含量测量和绝缘纸（板）聚合度12变压器出口短路后测试绕组变形变压器出口短路后测试绕组变形第49页，本讲稿共53页（六）综合分析第50页，本讲稿共53页 综上所述，导则所规定的原则是带有指导性的一般规律，因此不能机械地照搬照用。通常设备内部故障的形式和发展总是比较复杂的，往往与多种因素有关，这就需要全面地进行分析。首先要根据历史情况和设备的特点以及等因素，确定所分析的气体是来自外部还是内部。所谓外部原因，包括冷却系统的潜油泵故障，油箱带油补焊，油流继电器接点火花，注入油本身未脱净气等。如果排除了外部的可能性，在分析内部故障时，要进行综合分析。例如绝缘预防性试验结果和检修的历史档案。设

39、备当时的运行情况（温升，过负荷，过励磁，过电压等），设备的结构特点，制造厂同类型产品有无故障先例，设计和工艺有无缺点等。*第51页，本讲稿共53页 根据油中溶解气体分析结果对设备进行诊断时，根据油中溶解气体分析结果对设备进行诊断时，还应从安全和经济两方面考虑。对于某些热故障，还应从安全和经济两方面考虑。对于某些热故障，一般不应盲目地建议吊罩、吊芯，进行内部检查修一般不应盲目地建议吊罩、吊芯，进行内部检查修理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其它措施，理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其它措施，如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其发展。事实上，有些热故障即使吊罩、吊芯也难以发展。事实上，有些热故障即使吊罩、吊芯也难以找到故障源。对于这一类设备。应采取临时对策来找到故障源。对于这一类设备。应采取临时对策来限制故障的发展，只要油中热解气体未达到饱和限制故障的发展，只要油中热解气体未达到饱和 ，即使不吊罩、吊芯修理，也有可能安全运行一段，即使不吊罩、吊芯修理，也有可能安全运行一段时间，以便考虑进一步的处理方案。这样，既能避时间，以便考虑进一步的处理方案。这样，既能避免热性损坏又避免了人力物力的浪费。免热性损坏又避免了人力物力的浪费。第52页，本讲稿共53页谢谢！第53页，本讲稿共53页