電力變壓器的油色譜分析

1、電力變壓器的油色譜分析目前，在變壓器的故障診斷中，單靠電氣試驗的方法往往很難發(fā)現(xiàn)某些局部故障和發(fā)熱缺陷，而通過變壓器中氣體的油中色譜分析這種化學(xué)檢測的方法，對發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效，這已為大量故障診斷的實踐所證明。油色譜分析的原理是基于任何一種特定的烴類氣體的產(chǎn)生速率隨溫度的變化，在特定溫度下，往往有某一種氣體的產(chǎn)氣率會出現(xiàn)最大值；隨著溫度的升高，產(chǎn)氣率最大的氣體依次為CH4、C2H6、C2H

2、4、C2H2。這也證明在故障溫度與溶解氣體含量之間存在著對應(yīng)的關(guān)系。而局部過熱、電暈和電弧是導(dǎo)致油浸紙絕緣中產(chǎn)生故障特征氣體的主要原因。變壓器在正常運行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣會逐漸老化、變質(zhì)，并分解出極少量的氣體（主要包括氫H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多種氣體）。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生過熱性故障、放電性故障或內(nèi)部絕緣受潮時，這些氣體的含量會逐漸增加。對應(yīng)這些故障所增加含量的氣體成

3、分見表59。表59不同絕緣故障氣體成分的變化故障類型主要增大的氣體成分次要增大的氣體成分故障類型主要增大的氣體成分次要增大的氣體成分油過熱CH4、C2H4H2、C2H6油中電弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油紙過熱C2H4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油紙中電弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6油紙中局放H2、CH4、C2H2、COC2H6、CO2受潮或油有氣泡H2油質(zhì)中火花放電C2H2、H2根據(jù)色

4、譜分析進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障診斷時，應(yīng)包括：（1）分析氣體產(chǎn)生的原因及變化。（2）判斷有無故障及故障類型。如過熱、電弧放電、火花放電和局部放電等。（3）判斷故障的狀況。如熱點溫度、故障回路嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢等。（4）提出相應(yīng)的處理措施。如能否繼續(xù)進(jìn)行，以及運行期間的技術(shù)安全措施和監(jiān)視手段，或是否需要吊心檢修等。若需加強監(jiān)視，則應(yīng)縮短下次試驗的周期。這些氣體大部分溶解在絕緣油中，少部分上升至絕緣油表面，并進(jìn)入氣體繼電器。經(jīng)驗表明，油中氣體的各

5、種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)。因此在設(shè)備運行過程中，定期測量溶解于油中的氣體成分和含量，對于及早發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部存在的變壓器纖維絕緣材料在高溫下分解產(chǎn)生的氣體主要是CO、CO2，而碳?xì)浠衔锖苌?。?dāng)油紙絕緣遇電弧作用時，還會分解出更多的乙炔氣體。由于CO、CO2氣體的測量結(jié)果分散性很大，目前還沒有規(guī)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)?！兑?guī)程》規(guī)定了變壓器油中氣體含量的劣化判定標(biāo)準(zhǔn)，利用該標(biāo)準(zhǔn)可以判定變壓器油是否劣化，但不能判定故障性質(zhì)和狀態(tài)

6、。2、變壓器油故障定性分析利用特征氣體分析法可以進(jìn)行變壓器故障原因的判斷。油中溶解的氣體可反映故障點引起的周圍油、紙絕緣的電、熱分解本質(zhì)。氣體特征隨故障類型、故障能量及其涉及的絕緣材料的不同而不同，即故障點產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度與故障源的能量密度之間有密切關(guān)系。利用特征氣體分析法可以比較直觀、方便地分析判斷故障的大致類型，缺點是明確量的概念。表512給出了故障性質(zhì)定性分析方法。表512故障性質(zhì)的定性分析方法故障類型主要成分氣體特征描述故

7、障可能部位局部放電H2、CH4總烴不高、H2＞100ppm、CH4占總烴中的主要成分繞組局部放電、分接開關(guān)觸點間局部放電火花放電H2總烴不高、C2H2＞10ppm、H2含量高繞組短路、分解開關(guān)接觸不良、絕緣不良電弧放電H2、C2H2總烴高、C2H2高并構(gòu)成總烴的主要成分、H2含量高繞組短路、分解開關(guān)閃烙、弧光短路一般過熱CH4、C2H4總烴不高、C2H2＜5ppm導(dǎo)體過熱、分解開關(guān)故障嚴(yán)重過熱CH4、C2H4總烴高、C2H2＞5ppm但

8、未構(gòu)成總烴的主要成分、H2含量較高金屬導(dǎo)體過熱（溫度達(dá)1000℃以上）當(dāng)H2含量增大，而其他氣體組分不增加時，有可能是由于設(shè)備進(jìn)水或有氣泡引起水和鐵的化學(xué)反應(yīng)，或在高電場強度作用下，水或氣體分子的分解或電暈作用所致。乙炔含量是區(qū)分過熱和放電兩種故障性質(zhì)的主要指標(biāo)。但大部分過熱故障，特別是出現(xiàn)高溫?zé)狳c時，也會產(chǎn)生少量乙炔。例如，1000℃以上時，會有較多的乙炔出現(xiàn)，但1000℃以上的高溫既可以有能量較大的放電引起，也可以由導(dǎo)體過熱引起。分