變壓器油色譜講義

1、變壓器油色譜講義第1頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 多年來，應(yīng)用色譜法測油中溶解氣體含量，并結(jié)合電氣、化學(xué)試驗(yàn)，綜合判斷變壓器潛伏性故障，充分顯示了其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，為及時發(fā)現(xiàn)變壓器類等充油電氣設(shè)備的隱患，確保其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。第2頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二主 要 內(nèi) 容1.色譜分析診斷變壓器內(nèi)部故障的理論依據(jù)2.變壓器故障診斷的方法與步驟TPRI第3頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 1.色譜分析診斷變壓器內(nèi)部故障的理論依據(jù)一、故障下產(chǎn)氣的特征性二、故障下產(chǎn)氣的累積性三、故障下產(chǎn)氣的加速性 四、氣體的溶解與擴(kuò)散：樣品

2、具有一致性、均勻性和代表性 TPRI第4頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二一、故障下產(chǎn)氣的特征性（一）絕緣油的分解 變壓器油主要是由碳?xì)浠衔锝M成（烷烴CnH2n+2，環(huán)烷烴CnH2n或CnH2n-2 ，芳香烴CnH2n-6。絕緣紙的成分主要是碳水化合物（C6H10O6）n。由電和熱故障的結(jié)果可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锏淖杂苫?，這些氫原子或自由基通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也能生成碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔铮╔-石蠟）。TPRI第5頁，共53頁，2022年，5月20日

3、，5點(diǎn)6分，星期二故障初期，所形成的氣體溶于油中；當(dāng)故障能量較大時，也能聚集成游離氣體。碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔锟沙练e在設(shè)備內(nèi)部。 低能放電，如局部放電，能過離子反應(yīng)促使最弱的鍵C-H鍵斷裂，主要重新化合成氫氣。隨著放電能量越來越高，如火花放電、電弧放電，能使C-C斷裂，然后迅速以C-C鍵、C=C鍵、CC鍵的形式重新化合成烴類氣體。 大約油溫在150時，就能產(chǎn)生甲烷；150-500左右時產(chǎn)生乙烷；大約500時產(chǎn)生乙烯，隨著溫度的逐漸升高，乙烯占總烴的比例越來越大；800-1200左右時產(chǎn)生乙炔。生成碳粒的溫度約在500-800左右。第6頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（二

4、）絕緣紙的分解 1、紙、層壓板或木塊等固體絕緣材料分解時，主要產(chǎn)生CO、 CO2 ，當(dāng)懷疑故障涉及固體絕緣時，一般CO2/C03。 2、固體絕緣材料分解時產(chǎn)生的液體特征分子是糠醛，纖維素老化會降解出D-葡萄糖單糖，易分解出呋喃衍生物；糠 醛（C4H3OCHO）僅為其中的一種第7頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（三）其它氣體的來源 如分接開關(guān)油室向主油箱滲漏（C2H2高）；設(shè)備油箱帶油補(bǔ)焊（C2H2高）；潛油泵出故障（是高速泵，軸和軸瓦產(chǎn)生磨擦，C2H2高，應(yīng)改為低速泵）；變壓器油中含水（H2高）；本體受潮（H2高）等均可產(chǎn)生氣體。 第8頁，共53頁，2022年，5月20日

5、，5點(diǎn)6分，星期二二、故障下產(chǎn)氣的累積性：看故 障有無發(fā)展三、故障下產(chǎn)氣的加速性：看故障的嚴(yán)重程度 四、氣體的溶解與擴(kuò)散：樣品具有一致性、均勻性和代表性TPRI第9頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 2.變壓器故障診斷的方法與步驟一、有無故障的診斷1、根據(jù)色譜分析的數(shù)據(jù)，看總烴、乙炔、氫氣是否有任一種超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的注意值，若有任一一個超標(biāo)，則進(jìn)行跟蹤分析，考查產(chǎn)氣速率。2、若產(chǎn)氣速率超標(biāo)，至少二次均超標(biāo)，且產(chǎn)氣速率有增長趨勢，應(yīng)該判斷有故障。3、注意值第10頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二第11頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二

6、4、產(chǎn)氣速率 （1） 絕對產(chǎn)氣速率；即每運(yùn)行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按下式計算：a= 【（Ci，2-Ci，1） /t 】 （m/） 式中：a絕對產(chǎn)氣速率，mL/d；Ci,2第二次取樣測得油中某種氣體濃度，L/L；Ci,1第一次取樣測得油中某種氣體濃度，L/L；t二次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，d；m設(shè)備總油重，t ；油的密度，t/m3第12頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二(2)相對產(chǎn)氣速率：即每運(yùn)行月某種氣體含量增加原有值的百分?jǐn)?shù)的平均值，按下式計算：r= 【（Ci，2-Ci，1） / Ci，1 】 1/t 100%式中；r相對產(chǎn)氣速率，%/月；Ci,2第二次取樣測得油

7、中某種氣體濃度，L/L；Ci,1第二次取樣測得油中某種氣體濃度，L/L；t二次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，月； 第13頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（3）絕對產(chǎn)氣速率注意值 第14頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 （4） 相對產(chǎn)氣速率注意值 總烴的相對產(chǎn)氣速率注意值為10%/月 。相對產(chǎn)氣速率不適用于新投運(yùn)的設(shè)備、總烴初始值低的設(shè)備及少油設(shè)備。 產(chǎn)氣速率在很大程度上依賴于設(shè)備類型、負(fù)荷情況故障類型、所用絕緣材料及其老化程度，應(yīng)結(jié)合這些情況進(jìn)行綜合分析。判斷設(shè)備狀況時，還應(yīng)考慮到呼吸系統(tǒng)對氣體的逸事散作用。 第15頁，共53頁，2022年，5月20

8、日，5點(diǎn)6分，星期二二、故障類型的診斷主體部分故障：電故障和熱故障電故障在電路；而熱故障在電路和磁路都有可能。附件的故障第16頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（一）不同故障時產(chǎn)生不同的特征氣體一般規(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。第17頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二(二）故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系 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。第18頁，

9、共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（三）故障類型過熱性故障：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，氫氣占?xì)錈N的27%以下，而低溫過熱時，氫氣與氫烴之比高于27%-30%。一般過熱性故障，不產(chǎn)生乙炔。嚴(yán)重時產(chǎn)生微量，最大不超總烴的6%。當(dāng)涉及固體絕緣時，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。 第19頁，共53頁

10、，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二過熱故障的原因分析電路：接點(diǎn)接觸不良，如引線連接不良，分接開關(guān)接觸不良，導(dǎo)體接頭焊接不良等，這種故障約占過熱性故障的一半。 磁路：由于鐵心兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地造成循環(huán)電流發(fā)熱，如穿心螺絲軛鐵夾件或壓環(huán)壓釘碰鐵心；油箱及下軛鐵等處有鐵磁雜物；鐵心用部分硅鋼片短路造成渦流發(fā)熱如連片短接，硅鋼片間絕緣損壞或老化，以及漏磁引起的外殼、鐵心夾件、壓環(huán)等局部發(fā)熱等。 導(dǎo)體故障：部分繞組短路，或不同電壓比并列運(yùn)行引起的循環(huán)，電流發(fā)熱，絕緣導(dǎo)體因超負(fù)荷過流發(fā)熱，絕緣膨脹，注油堵塞而引起的散熱不良等。 第20頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二放電性故障放電

11、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)。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

12、大于甲烷?；鸹ǚ烹姡卣鳉怏w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。局放產(chǎn)氣的特征；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%，可依此區(qū)分局放和其它放電故障。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第21頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二受潮當(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。即

13、每克鐵產(chǎn)生0.6升氫氣，使受潮設(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。局放和受潮；特征氣體相同，且兩種異常易同時產(chǎn)生，從氣體特征難以區(qū)分，必要時應(yīng)測局放和微水。第22頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二局部放電產(chǎn)生的原因 局部放電是一種低能量的放電 ，按絕緣介質(zhì)的不同可將局部放電分為氣泡局部放電和油中局部放電，按絕緣部位來分，則有絕緣空穴、電極尖端、油角間隙、油一板中的油隙和油中沿固體絕緣表面等五處的局部放電。當(dāng)油中存在空氣泡或固體絕緣材料中存在空穴或空腔，由于氣體的介電常數(shù)和時壓強(qiáng)度均低于油和紙絕緣材料，易引起放電。

14、 外界環(huán)境條件的影響如油處理不徹底，帶進(jìn)雜物和水分，或因外界氣溫下降，油析出氣泡等，都會引起放電。 由于制造質(zhì)量不良如某些部位有尖角、毛刺、漆瘤等，它們承受的電場強(qiáng)度較高首先出現(xiàn)放電。 金屬部件或?qū)щ婓w之間的接觸不良而引起的放電。 第23頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二火花放電產(chǎn)生的原因套管引線斷裂或套管儲油柜對電位未固定的套管導(dǎo)電管放電 引線對油箱距離太近或引線過長，或引線局部接觸不良或鐵心接地片損壞或接地不良引起的放電 分接開關(guān)撥又電位懸浮而引起的放電；結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝的缺陷導(dǎo)致絕緣沿西放電，匝間或?qū)娱g局部短路或受外部因素的影響，如雷擊操作過電壓、過負(fù)荷、外部多次短

15、路等引起的匝層間放電。 第24頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（四） 故障識別特征氣體法三比值法關(guān)于CO和CO2判據(jù) 關(guān)于H2的產(chǎn)氣率O2/ N2比值的變化 關(guān)于放電特征氣體C2H 2 第25頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二(1)特征氣體法 絕緣油的分解 固體絕緣材料的分解 在油紙絕緣系統(tǒng)中，不同故障類型產(chǎn) 生的主要特征氣體和次要特征氣體 充油電氣設(shè)備的故障分類 第26頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 絕緣油的分解化學(xué)熱力動力學(xué) 熱力學(xué)-解決能否反應(yīng)， 動力學(xué)-解決反應(yīng)速度油： 碳鏈的斷裂低分子烴類 C_CCC 鍵能的升級：過熱

16、溫度 烷烯炔炭渣 隨能量而增 第27頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 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或水，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。第28頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二

17、在油紙絕緣系統(tǒng)中，不同故障類型產(chǎn)生的主要特征氣體和次要特征氣體可歸納為表3。TPRI第29頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 充油電氣設(shè)備的故障分類過熱故障 電故障 第30頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二過熱故障：單獨(dú)油裂解產(chǎn)生的氣體包括乙烯和甲烷，少量的氫和乙烷；如故障溫度不高，則氫、甲烷、乙烷較多；假如故障嚴(yán)重，或包括電場的作用效應(yīng)，也會生成痕量的乙炔。主要?dú)怏w是乙烯，其數(shù)量可占總可燃?xì)獾?0%以上。用總可燃?xì)怏w（包括H2、CO和總烴）含量的增長判斷故障，在國外使用較多，反映涉及固體絕緣的過熱性故障較明顯。固體絕緣過熱會生成大量的一氧化碳和二氧化碳

18、，過熱纖維素逐步碳化的結(jié)果，則對油作用溫度升高，會生成碳?xì)浠衔?，如乙烯、甲烷。在總可燃?xì)怏w中主要?dú)怏w是一氧化碳，其數(shù)量可占總可燃?xì)獾?0%以上。第31頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二電故障：低能量放電產(chǎn)生氫、甲烷和少量的乙烯和乙炔。當(dāng)涉及到固體纖維素絕緣時也可產(chǎn)生一氧化碳和少量二氧化碳。主要?dú)怏w是氫氣，其數(shù)量可占總可燃?xì)獾?5%以上。在高能量的電弧放電時產(chǎn)生大量的氫氣和乙炔，以及相當(dāng)數(shù)量的甲烷和乙烯，假如故障涉及到固體絕緣，可生成一氧化碳和二氧化碳，紙和油可能被碳化。主要?dú)怏w是乙炔，其數(shù)量可占總可燃?xì)獾?0%，同時有相當(dāng)數(shù)量的氫氣。第32頁，共53頁，2022年，5月2

19、0日，5點(diǎn)6分，星期二（2）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，編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見表4、表5。第33頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二第34頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（3） 關(guān)于CO和CO2判據(jù) 色譜導(dǎo)則有關(guān)說明 實(shí)際上無論哪種油保護(hù)方式的變壓器，在投運(yùn)初期CO2/CO比值都比較小 符合正常老化產(chǎn)氣規(guī)律 a.隨運(yùn)行年限增加，油中CO、CO2含量均會增加，但產(chǎn)氣速率（特別是CO）先快后慢，CO2/CO之比逐漸增大。 b. 變壓器的電壓等級不

20、同、生產(chǎn)廠家及出廠年代不同，在投運(yùn)之初的CO、CO2濃度相別很大（有的達(dá)5倍以上），運(yùn)行后也因油保護(hù)措施及密封情況不同，因此不能用同一濃度進(jìn)行考核。 第35頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 色譜導(dǎo)則有關(guān)說明： 當(dāng)故障涉及到固體絕緣時，會引起CO和CO2的明顯增長。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計資料，固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現(xiàn)在油中CO和CO2含量上，一般沒有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯。這主要是由于從空氣中吸收的CO2、固體絕緣老化及油的長期氧化形成CO和CO2的基值過高造成的。開放式變壓器溶解空氣的飽和量約為10%，因此油中可以含有來自空氣中的300L/L的CO2。

21、在密封設(shè)備里除殘留的空氣外，也可能因泄漏而進(jìn)入油中。這樣，油中的CO2濃度將以空氣的比率存在。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時，一般CO2 /CO7。當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時（200），CO2 /CO可能3，必要時，應(yīng)從最后一次的測試結(jié)果中減去上一次的測試數(shù)據(jù)，重新計算比值，以確定故障是否涉及到了固體絕緣。第36頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 實(shí)際上無論哪種油保護(hù)方式的變壓器，在投運(yùn)初期CO2/CO比值都比較小。根據(jù)一些地區(qū)的統(tǒng)計結(jié)果認(rèn)為：變壓器投運(yùn)2-3年后，如CO2/CO2（隔膜式）或3（開放式）則應(yīng)引起注意。正常情況下，隨著運(yùn)行年數(shù)的增加，絕緣材料老化

22、，使CO2的含量逐漸增長，且CO2較易溶解于油中；另一方面在存在過熱點(diǎn)的情況下，只要過熱的溫度不是很高（不超過200），CO的增長量也不比CO2的增長量大，且CO在油中的溶解度小，易逸散。因此，一般情況下，變壓器中CO2/CO比值是隨著運(yùn)行年限的增長而逐漸變大的。一氧化碳和二氧化碳的產(chǎn)生速率還與固體材料的含水量有關(guān)。溫度一定，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。因而，固體材料含水量不同時，CO2/CO值也有差異。這也是一些密封性能較好的新投運(yùn)變壓器CO2/CO值較小的原因。因此，在判斷固體材料熱分解時，應(yīng)結(jié)合一氧化碳和二氧化碳與投運(yùn)時間相關(guān)的絕對值、CO2/CO比

23、值，在運(yùn)行期間的產(chǎn)氣率與同類變壓器相比的上升規(guī)律（產(chǎn)氣速率不一定超過導(dǎo)則規(guī)定的注意值）是否正常，以及絕緣的濕度情況，進(jìn)行判斷。第37頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 正常老化產(chǎn)氣規(guī)律：a. 隨運(yùn)行年限增加，油中CO、CO2含量均會增加，但產(chǎn)氣速率（特別是CO）先快后慢，CO2/CO之比逐漸增大。b. 變壓器的電壓等級不同、生產(chǎn)廠家及出廠年代不同，在投運(yùn)之初的CO、CO2濃度相別很大（有的達(dá)5倍以上），運(yùn)行后也因油保護(hù)措施及密封情況不同，因此不能用同一濃度進(jìn)行考核。第38頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二(4) 關(guān)于H2的產(chǎn)氣率 第39頁，共53頁，20

24、22年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二H2是放電性故障中的主要成分之一，但在過熱性故障時也會產(chǎn)生，因此用它區(qū)別故障性質(zhì)，其特征性不很強(qiáng)，但它也可能是一種故障信息。在取油時氫氣最容易散逸，加之分析過程中有些儀器對氫的反映不敏感，均會引起氫氣測試結(jié)果的分散性，利用半透膜的油中氫氣探測器，可以避免這些誤差。當(dāng)色譜分析到單獨(dú)氫的含量相對較高，或發(fā)現(xiàn)其與其他氣體含量有非同步的增長時，分析是否下列因素所致。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，油箱內(nèi)部某些油漆（醇酸樹脂），在不銹鋼的催化下，可能生成大量的氫。因此在

25、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，監(jiān)視中應(yīng)考慮到多方面的因素。 較新研究證明，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。第40頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（5） O2/ N2比值的變化 O2和N 2的含量，通常認(rèn)為在判斷時作用不大，在報告中也不顯示。實(shí)際它對判斷變壓器的內(nèi)部情況是有作用的。 色譜導(dǎo)則說明，一般在油中都溶解有O2和N 2，這是因開放式變壓器通過呼吸器直接與空氣接觸，密封設(shè)備因油

26、中殘存或通過泄漏的結(jié)果。在變壓器油中，反映空氣的組成，考慮到O2和N 2的不同溶解度，其O2和N 2的比值有可能接近0.5。運(yùn)行中由于油的氧化或紙的老化，比值可能降低，油溫和油的保護(hù)系統(tǒng)也可影響這個比值。但當(dāng)O2/N20.3時，一般認(rèn)為是氧被極度消耗的跡象。當(dāng)內(nèi)部存在故障時，隨著故障的嚴(yán)重化，高濃度的故障特征氣體還會將油中的部分氧置換出來加速氧化，因氧氣很難通過油來補(bǔ)充，導(dǎo)致油中氧含量進(jìn)一步降低。實(shí)踐證明，故障持續(xù)的時間越長，油中總含氣量越高，氧的含量就會越低。 第41頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 （6） 關(guān)于放電特征氣體C2H 2 乙炔是放電性故障的特征氣體。正常運(yùn)

27、行的變壓器，油中不應(yīng)產(chǎn)生乙炔，因此普遍認(rèn)為，當(dāng)發(fā)現(xiàn)乙炔從無（與儀器最小檢知量有關(guān)）到有時，就應(yīng)引起重視，進(jìn)行跟蹤。規(guī)程中規(guī)定500kV變壓器乙炔的注意值為1L/L，是希望及早引起注意的觀點(diǎn)。至于在乙炔更小或沒有反映的情況下就發(fā)生了事故的事例是存在的，色譜監(jiān)視對此類故障也無能為力。對于產(chǎn)氣率也是一樣，色譜導(dǎo)則推薦的產(chǎn)氣速率是根據(jù)IEC提出的。計算乙炔的產(chǎn)氣速率，是在于了解放電能量的大小及變化，便于掌握故障發(fā)展速度和分析可能產(chǎn)生放電的部位。在變壓器的放電性故障中，顯示出故障危險程度的乙炔含量，差別是很大的。 第42頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（三（三）油中氣體分析判斷應(yīng)排

28、除外界因素影響 準(zhǔn)備投運(yùn)的變壓器，應(yīng)使油中氣體含量越小越好變壓器故障檢修 冷卻系統(tǒng)的油泵電機(jī)故障有載調(diào)壓開關(guān)的小油箱中油向變壓器內(nèi)滲漏 *第43頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（四）氣體繼電器集氣后游離氣體與油中氣體的平衡判據(jù) -所有故障的產(chǎn)氣率均與故障的能量釋放密切相關(guān)，大致可分以下三種情況 ：能量較低的故障能量相對較大的故障高能量的電弧性放電故障第44頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（1） 能量較低的故障（如低溫?zé)狳c(diǎn)、局部放電等），氣體釋放緩慢，所生成的氣體大部分溶于油中，只有當(dāng)油中氣體含量超過飽和溶解度時，才會慢慢地聚集于氣體繼電器中，油中及繼

29、電器中的不同組分氣體濃度基本處于平衡狀態(tài)。（2） 故障能量相對較大（如鐵心多點(diǎn)接地），故障氣體釋放較快，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時，可能形成氣泡。氣泡在上升過程中部分溶解于油中，同時置換出油中部分原有的氣體，使故障氣體的組分和含量發(fā)生變化，最終積集于氣體繼電器中。 （3） 對于高能量的電弧性放電故障，瞬間生成的大量氣體迅速上升，隨著油流沖動，繼電器將報警和作用跳閘，或者故障能量雖不十分大，但故障部位離氣體繼電器較近。上升的氣泡幾乎沒有機(jī)會與油中氣體進(jìn)行交換，因而油中和繼電器中的氣體不可能達(dá)到平衡。 第45頁，共53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二（五）故障進(jìn)一步診斷途徑 第46頁，共

30、53頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期二 油中氣體分析既是定期試驗(yàn)項(xiàng)目，又是檢查性（如瓦斯繼電器動作或外部短路后等）試驗(yàn)項(xiàng)目，但一旦發(fā)現(xiàn)有異常時，很難作進(jìn)一步確診。為了查明是否存在故障、故障的部位及嚴(yán)重程度，有利于從安全性和經(jīng)濟(jì)性考慮，確定處理方法（如是否需要立即停運(yùn)），以便為檢修提供更詳細(xì)可靠的依據(jù)，為此就要進(jìn)行其他相應(yīng)項(xiàng)目的試驗(yàn)。預(yù)試規(guī)程提出了當(dāng)油中氣體分析判斷有異常時，可提供選擇的14個項(xiàng)目。為了查明究竟是哪一種故障，就需要作繞組直流電阻、鐵芯接地電流、鐵芯對地絕緣電阻甚至空載試驗(yàn)（有時還要作單相空載試驗(yàn)）、負(fù)載試驗(yàn)等。有時為了判明究竟是磁路或?qū)щ娀芈分械膯栴}，還作長期的空載運(yùn)行或短路法的負(fù)載運(yùn)行。造成放電性故障的原因有：處于電場集中處的局部放電，某些該接地而未接地的金屬部件上的懸浮電位放電，變壓器受潮等原因引起圍屏或撐條上正在發(fā)展中的樹枝狀放電，以及油流靜電放電等。也可能把潛油泵的故障以及有載分接開關(guān)小油箱漏油，誤認(rèn)為內(nèi)部有放電性故障。為此，根據(jù)可能的嚴(yán)重程度，就要進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，超聲波探測局部放電，檢查潛油泵以及有載分接小油箱等。這些檢查性試驗(yàn)，并非一次全部要作，而是根據(jù)追蹤分析的需要，選擇某些項(xiàng)目，可以證實(shí)或排除某種故障的可能性，達(dá)到盡可能確切地查出故障原因及部位的目的。第47頁，共53頁，2022年，