變壓器油中溶解氣體的檢測

1、整理課件6.1 變壓器油中溶解氣體的檢測6.1.1絕緣故障與油中溶解氣體6.1.2油中溶解氣體的在線監(jiān)測6.1.3油中氣體分析與故障診斷返回整理課件 變壓器的絕緣發(fā)生故障時產生故障氣體，故障氣體部分溶解于油中，部分進入氣體繼電器。變壓器絕緣故障主要分為三類：熱故障、電故障及其絕緣受潮，故障不同時，油中溶解的故障氣體成分不同，因此可以通過分析油中溶解氣體的成分來判斷變壓器存在的絕緣故障。6.1.1 絕緣故障與油中溶解氣體整理課件1. 過熱故障 變壓器過熱故障是最常見的故障，空載損耗、負載損耗和雜散損耗等轉化為熱量，當產生的熱量和散出的熱量平衡時，溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)。當發(fā)熱量大于預期值，而散熱量小于

2、預期值時，就發(fā)生過熱現(xiàn)象。 2. 放電故障 放電故障是由于電應力作用而造成絕緣裂化，按能量密度不同可以分成電弧放電、火花放電和局部放電等。整理課件 當變壓器內部進水受潮時，油中的水分和含濕氣的雜質容易形成“水橋”，導致局部放電而產生H2。水分在電場作用下的電解以及水和鐵的化學反應均可產生大量的H2。所以受潮設備中，H2在氫烴總量中占比例更高。有時局部放電和絕緣受潮同時存在，并且特征氣體基本相同，所以單靠油中氣體分析難以區(qū)分，必要時根據外部檢查和其它試驗結果（如局部放電測試結果和油中微量水分分析）加以綜合判斷。3. 絕緣受潮返回整理課件6.1.2 油中溶解氣體的在線監(jiān)測 變壓器油中溶解氣體在線檢

3、測根據不同的原則可以分為不同的種類。以檢測對象分類可歸結為以下幾類：測量可燃性氣體含量（TCG），包括H2、CO和各類氣體烴類含量的總和測量單種氣體濃度測量多種氣體組分的濃度 油中溶解氣體在線檢測裝置主要由脫氣、混合氣體分離及氣體檢測三大部分組成。整理課件 脫氣 脫氣法主要有油中吹氣法、抽真空取氣法、分離膜滲透法，表6-1給出了簡單的優(yōu)缺點比較結果。其中平板分離膜、毛細管柱、血液透析裝置、中空纖維裝置都屬于高分子分離膜的應用，其它都屬于抽真空脫氣法。油氣分離方法平衡時間分離效果價 格結 構抗污染性高分子平板透氣膜長較好低簡單一般波紋管短差較高復雜不存在真空泵短一般高復雜不存在毛細管柱短好較高簡

4、單差血液透析裝置短好高復雜差中空纖維裝置短好高復雜差表6 1 油氣分離方法比較整理課件 目前典型的吹氣方法有三種：載氣洗脫法、空氣循環(huán)法和比色池法，其基本原理是采用吹氣方式將溶解于油中的氣體替換出來，使油面上某種氣體的濃度與油中氣體的濃度逐漸達到平衡。波紋管法是利用小型電機帶動波紋管反復壓縮，多次抽真空，將油中溶解氣體抽出來，廢油仍回到變壓器中。真空泵脫氣法是利用常規(guī)色譜分析中的抽真空脫氣原理，用真空泵抽空氣來抽取油中溶解氣體，廢油仍回到變壓器油箱。抽真空法主要包括波紋管法和真空泵脫氣法。整理課件 分離膜滲透法是結構簡單、成本低、操作方便，因此得到了廣泛應用，目前采用的透氣膜主要有聚四氟乙烯、

5、聚酰亞胺、聚丙烯、聚六氟乙烯、聚四氟乙烯混合膜、中空纖維膜以及無機膜如鈀銀合金金屬膜等，其中高分子透氣膜應用更為廣泛，例如日本三菱株式會社利用聚四氟亞乙基全氟烷基乙烯基醚（PFA）膜從油中有效脫出CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2和CO六種氣體。整理課件。2. 混合氣體分離 混合氣體分離一般用氣相色譜柱完成。它常以玻璃管、不銹鋼管或銅管組成，管內靜止不動的一相（固體或液體）稱為固定相；自上而下運動的一相（一般是氣體或液體）稱為流動相；裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管）即為色譜柱。 整理課件。 當流動相中樣品混合物經過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質和結構上的差異，與固

6、定相相互作用的類型、強弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。分離過程見圖6-1。圖6 1 色譜柱分離氣體組分過程示意圖整理課件 可見，固定相對氣體組分的分離起著決定性的作用，不同性質的固定相適應不同的分離對象，應根據分離對象來選擇固定相的材料。常用的固定相材料有活性炭、硅膠、分子篩、高聚物，主要性質如表6-2所示。固定相粒度/目柱長柱徑載氣分離的組分活性炭60801 m3 mmN2H2、O2、CO、CO25A分子篩30601 m3 mmArH2、O2、N2、CO、CO2硅膠涂固定液801002 m3 mmH2CH4、C2H6

7、、C2H4、C3H8、C2H2、C3H6HGD-201801001 m2 mmN2CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2、C3H6GDX50260804 m3 mmN2CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H8、C3H6、C3H4表6 2 油中氣體分析用色譜柱的部分固定相材料整理課件3. 氣體檢測 檢測油中溶解氣體用的檢測器的基本要求是：有足夠的靈敏度；選擇性好，對被測氣體以外的共存氣體或物質不反應或反應??；響應時間和恢復時間短，恢復時間指傳感器從脫離被測氣體到恢復正常狀態(tài)所需要的時間；重復性好，性能穩(wěn)定，維護方便，價格便宜，有較強的抗環(huán)境影響能力。 目前應用于油中氣體檢測的氣體檢

8、測器主要有熱導檢測器、半導體型傳感器、催化燃燒型傳感器、光敏氣體傳感器、燃燒電池型傳感器和其他形式的傳感器。整理課件熱導檢測器是一種萬能氣體檢測器，但應用于在線檢測時對制造工藝的要求很高，因此目前應用不是很廣泛。燃燒電池型傳感器目前主要應用于單氫氣的檢測。接觸燃燒式氣敏傳感器不受可燃性氣體周圍氣體的影響，可用于高溫、高濕度環(huán)境下，同時具有對氣體選擇性好、線性度好、響應時間短等優(yōu)點，但是如果長期使用，其催化劑易劣化和“中毒”，從而使器件性能下降或失效。半導體傳感器靈敏度高、結構簡單、使用方便、價格便宜，但其穩(wěn)定性較差。返回整理課件6.1.3 油中氣體分析與故障診斷1. 是否存在故障的判斷（1）閥

9、值判斷法 將油中溶解各氣體的濃度與正常極限注意值作比較，可以判斷變壓器有無故障。氣體組分含量330kV及以上220kV及以下H2150150C2H215C1+C2150150表6 3 變壓器油中溶解氣體的注意值（220kV及以下）L/L整理課件（2）根據產氣速率判斷 判斷有無故障要將各組分的氣體濃度和產氣速率結合起來，短期內各組分氣體含量迅速增加，但未超過規(guī)定的注意值也可判斷為故障。21iiaCCGt（61） 絕對產氣速率為每個運行小時產生某種氣體的平均值，計算公式為：整理課件 相對產氣速率為每個月（或折算到兩個月）產生某種氣體的含量增加量的百分數(shù)的平均值，計算公式為：211100%.iiri

10、CCCt（62） 根據規(guī)程要求，變壓器的總烴絕對產氣速率，開放式大于0.25mL/h，密封式大于0.25mL/h和相對產氣速率大于10/月時可以認定有故障存在。整理課件2. 故障性質的判斷 不同性質的故障所產生的油中溶解氣體的組分是不同的，據此可以判斷故障的類型。 （1）特征氣體法 我國現(xiàn)行的變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則(DL/T722-2000)，將不同故障類型產生的特征氣體歸納為表6-4。整理課件表6 4 不同故障類型產生的氣體組份故障類型主要氣體組份次要氣體組份油過熱CH4,C2H4H2，C2H6油和紙過熱CH4，C2H4，CO，CO2H2，C2H6油、紙絕緣中局部放電H2，CH4，

11、C2H2，COC2H6，CO2油中火花放電C2H2，H2油中電弧H2，C2H2CH4，C2H4，C2H6油和紙中電弧H2，C2H2，CO2，COCH4，C2H4，C2H6進水受潮或油中氣泡H2 表6-4中總結的不同故障類型產生的油中特征氣體組分，只能粗略地判斷充油電力變壓器內部的故障。因此國內外通常以油中溶解的特征氣體的含量來診斷充油的故障性質。整理課件 變壓器油中溶解的特征氣體可以反映故障點周圍的油和紙絕緣的分解本質。氣體組分特征隨著故障類型、故障能量及涉及的絕緣材料不同而不同，即故障點產生烴類氣體的不飽和度與故障源能量密度之間有密切的關系。表6 5 判斷變壓器故障性質的特征氣體法序號故障性

12、質特征氣體的特點1一般過熱性故障總烴較高，C2H25L/L，但C2H2未構成主要成分，H2含量較高3局部放電總烴不高，H2100L/L，CH4占總烴的主要成分4火花放電總烴不高，C2H210L/L，H2含量較高5電弧放電總烴高，C2H2高并構成總烴中的主要成分，H2含量較高整理課件 CO和CO2與固體絕緣故障有關，無論哪一種放電形式，除了產生氫烴類氣體外，與過熱故障一樣，只要有固體絕緣介入，都會產生CO和CO2。因此可以把CO和CO2作為油紙絕緣體系中固體材料分解的特征氣體。表6 6 特征氣體中主要成分與變壓器異常情況的關系主要成分異常情況具體情況H2主導型局部放電、電弧放電繞組層間短路，繞組

13、擊穿；分接開關接觸點間局部放電，電弧放電短路CH4、C2H4主導型過熱、接觸不良分接開關接觸不良，連接部位松動，絕緣不良C2H2主導型電弧放電繞組短路，分接開關切換器閃絡整理課件（2）三比值法 過熱性故障產生的故障特征氣體主要是CH4和C2H4，而放電性故障主要的特征氣體是C2H2和H2，為此可以采用CH4/H2來區(qū)分是放電故障還是過熱故障。6-4 CH4/H2與故障類型關系整理課件表6 8 改良三比值法的編碼規(guī)則特征氣體的比值比值范圍編碼C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.10100.11100131213222 國際電工委員會和我國國家標準推薦CH4/H2、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4三個比值來判斷故障的性質。 C2H2/C2H4編碼決定故障的類型:“0”代表過熱故障，“1”代表高能放電故障，“2”代表低能放電故障。整理課件（3）其他故障診斷法 除了特征故障氣體法和三比值法，還有立體圖示法、大衛(wèi)三角法、四比值法