變壓器油質(zhì)及色譜分析

變壓器油質(zhì)及色譜分析湖南省電力公司技術(shù)培訓部主要內(nèi)容變壓器油質(zhì)及色譜分析的目的和意義變壓器油的性能指標及質(zhì)量監(jiān)督變壓器油色譜分析技術(shù)變壓器油色譜分析的故障診斷一、變壓器油質(zhì)及色譜分析監(jiān)督的目的和意義

變壓器油質(zhì)監(jiān)督的目的，就是通過監(jiān)測變壓器油的各項理化、電氣性能，確保變壓器油質(zhì)滿足充油電氣設(shè)備的平安運行要求，通過變壓器油中溶解氣體分析即色譜分析技術(shù)，能夠分析診斷運行中變壓器內(nèi)部是否正常，及時發(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行檢測，能為狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持，在目前實施狀態(tài)檢修后，重要性更加突出。二、變壓器油的性能指標及質(zhì)量監(jiān)督一〕物理特性二〕化學特性三〕電氣特性四〕變壓器油質(zhì)監(jiān)督標準及指標要求一〕物理特性變壓器油的物理特性主要包括：顏色、透明度、凝〔傾〕點、粘度、閃點、密度、界面張力等。顏色和透明度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。油在儲存和運行中，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。如絕緣油的顏色的劇裂變化，一般是油內(nèi)發(fā)生電弧時產(chǎn)生碳質(zhì)造成的，故觀察油在運行中顏色的迅速變化，是油質(zhì)變壞或設(shè)備存在內(nèi)部故障的表現(xiàn)。閃點在規(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，當升到某一溫度時，油蒸汽和空氣組成的混合物中，油蒸汽含量到達可燃濃度，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。閃點是保證變壓器油在儲存和使用過程中平安的一項指標。凝〔傾〕點變壓器油的凝點〔即凝固點〕是指在規(guī)定的試驗條件下，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。傾點又稱流動點。油品在一定的標準條件下，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。油品的傾點一般比凝點高2～3℃。凝點是在規(guī)定條件下冷卻至停止移動時的最高溫度。傾點是在規(guī)定條件下冷卻時，能夠流動的最低溫度。凝點用以表示絕緣油的牌號。粘度液體受外力作用移動時，液體分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘度。粘度通常分為動力粘度〔絕對粘度〕、運動粘度和條件粘度三種。變壓器油通常所測的是運動粘度。由于變壓器油的功能之一是進行熱傳導的冷卻作用，并填充于絕緣材料的縫隙之間，所以變壓器油的粘度應較低才能充分發(fā)揮該功能，指標只有上限。密度單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的量，其單位是kg/m3、g/cm3或g/mL，以符號ρ表示。變壓器油密度與溫度有關(guān)，規(guī)定在20℃時的密度為標準密度，一般為0.8～0.9g/mL。實際應用中必須說明溫度，或計算成標準密度。界面張力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)局部子的吸引，各自都力圖縮小其外表積，這種使液體外表積縮小的力稱為界面張力。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，那么界面張力越小。該指標可反映出新油的純潔程度和運行油老化狀況。二〕化學特性

包括酸值、水溶性酸、水分、氧化安定性、腐蝕性硫等指標酸值和水溶性酸酸值是指中和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，為有機和無機酸的總和，所以也稱總酸值，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。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。對于運行中的油來說，水溶性酸是油老化產(chǎn)物之一，同時，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。氧化安定性

變壓器油在運行過程中不可防止地發(fā)生氧化，在高溫高負荷下，氧化會加速，油與氧的化學反響稱為油的氧化〔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〕。進行新油評價時，氧化安定性是一項重要指標。添加抗氧化劑可提高氧化安定性。水分

水分來源有外部侵入和內(nèi)部自身氧化產(chǎn)生兩方面。水分的危害：1〕

降低油品的擊穿電壓。2〕

使介損升高。3〕

促使纖維老化。4〕

對油質(zhì)老化起催化作用。腐蝕性硫

腐蝕性硫即能腐蝕金屬的活性硫化物或游離硫。變壓器油中不允許有活性硫，哪怕只有十萬分之一，都會對導線絕緣發(fā)生腐蝕作用，因此新油必須進行活性硫試驗，合格前方能使用。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。電氣性能主要有絕緣強度、介質(zhì)損耗因數(shù)、體積電阻率、析氣性等絕緣強度變壓器油的介電強度或擊穿電壓，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，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)備前油品枯燥和過濾的程度。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。該項試驗可以判斷油中是否有水分、雜質(zhì)和導電微粒，但不能判斷油品是否存在酸性物質(zhì)或油泥。2、介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ

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。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0.01～0.1%范圍。但當油氧化或過熱而引起劣化時，或混入其它雜質(zhì)時，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。變壓器油質(zhì)監(jiān)督標準及指標要求變壓器油質(zhì)監(jiān)督應包括從新油評定驗收、新油脫氣注入設(shè)備前的檢驗、新油注入設(shè)備進行熱循環(huán)后的檢驗、新設(shè)備投運通電前的檢驗及運行中變壓器油的周期檢定驗收等全過程監(jiān)督新油驗收220kV及以下變壓器使用的油應符合應符合GB2536標準要求，并按標準規(guī)定的工程、指標進行驗收。500kV及以上變壓器用油性能指標除符合GB2536標準要求外，還應符合IEC60296—2003標準，兩者不一致時以IEC60296為準。優(yōu)先選擇環(huán)烷基變壓器油。變壓器基建安裝階段及運行后全過程的質(zhì)量監(jiān)督(1)大型電力變壓器都是在充氮保護條件下運至現(xiàn)場的。設(shè)備到貨后，需鑒定設(shè)備在運輸過程中是否受潮。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。(2)對新到的變壓器取本體中的殘油做氣相色譜分析。二、新油脫氣注入設(shè)備前的檢驗

新油注入設(shè)備前必須用真空濾油設(shè)備進行過濾凈化處理，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，到達要求前方可注入設(shè)備。新油凈化后的檢驗指標

項目設(shè)備電壓等級/kV500及以上330~220≤110擊穿電壓/kV≥60≥55≥45水分/（mg/kg）≤10≤15≤20介質(zhì)損耗因數(shù)90℃≤0.002≤0.005≤0.005三、新油注入設(shè)備進行熱循環(huán)后的檢驗

油在變壓器內(nèi)靜置一段時間后進行熱油循環(huán)，熱油循環(huán)后應到達規(guī)定要求。熱油循環(huán)后的油質(zhì)檢驗指標

項目設(shè)備電壓等級/kV500及以上330~220≤110擊穿電壓/kV≥60≥55≥45水分/（mg/kg）≤10≤15≤20介質(zhì)損耗因數(shù)90℃≤0.002≤0.005≤0.005含氣量/%（體積分數(shù)）≤1----注：對于500kV及以上設(shè)備油中潔凈度指標按相關(guān)要求執(zhí)行四、新設(shè)備投運通電前的檢驗

在變壓器投用前應對其油品按GB/T7595-2008中“投入運行前的油”的質(zhì)量指標要求作一次全分析，并進行氣相色譜分析，作為交接試驗數(shù)據(jù)。五、運行中變壓器油的監(jiān)督

運行中變壓器油質(zhì)量標準和檢驗工程及周期試驗項目設(shè)備電壓等級/kVGB/T7595-2008標準GB/T14542-2005建議指標和周期試驗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≥4.2≥4.2每年一次或必要時GB/T7598酸值mgKOH/g各電壓等級≤0.1≤0.1每年一次GB/T264閉口閃點℃各電壓等級≥135不比新有原始測定值低10℃必要時GB/T261水分330~1000及以上220110及以下≤15（mg/L）≤25≤35≤20mg/kg≤30≤40每年至少一次GB/T7600界面張力25℃mN/m各電壓等級≥19≥19每年至少一次GB/T6541介質(zhì)損耗因數(shù)90℃500-1000≤330≤0.020≤0.040≤0.020≤0.040每年一次GB/T5654擊穿電壓2.5mm間隙kV750-1000500330220≥60≥50≥45≥35≥50≥45≥40每年一次DL/T429.966~11035及以下≥35≥30≥35≥30DL/T429.9三年至少一次體積電阻率90℃，Ω?m500及以上≤330≥1×1010≥5×109≥1×1010≥5×109每年一次或必要時DL/T421油中含氣量體積分數(shù)%750-1000330~500及以上(電抗器)≤2≤3≤5≤3報告每年一次或必要時DL/T423或DL/T703油泥和沉淀物（質(zhì)量分數(shù)）%各電壓等級≤0.02≤0.02必要時變壓器油色譜分析技術(shù)變壓器油色譜分析對象及步驟樣品采集、保存及運輸?shù)纫笊V分析周期等要求變壓器油色譜分析對象按《DL/T722-2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導那么》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。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，嚴重過熱時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與甲烷之比可判斷并了解過熱故障點溫度，或了解是否有局部放電情況和受潮情況CH4了解過熱故障點溫度C2H6C2H4C2H2了解有無放電現(xiàn)象或存在極高的過熱故障點溫度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，有時可了解固體絕緣有無熱分解變壓器油色譜分析步驟包括取樣、從油中脫出溶解氣體及進行油中氣體的色譜分析。變壓器油的脫氣方法一般采用機械振蕩法，仲裁方法采用水銀真空泵法〔托普勒泵法〕。油中氣體的色譜分析①由載流氣體將已從油中脫出并待分析的氣樣〔用進樣注射器從氣路的進樣口注入〕帶入色譜柱中；②裝有固定相的色譜柱將混合氣樣分別按不同組分別離〔根據(jù)不同氣體組分別離的要求，色譜柱中裝有不同的固定相，如分子篩、硅膠等〕；③載氣將已別離的各組分氣體，按不同的時間依次進入鑒定器，鑒定器的信息由記錄儀記錄，告知各組分氣體的出峰面積。④色譜儀對氣體組分的定性和定量是由組分和含量的標準混合氣樣來標定，根據(jù)不同的脫氣方法〔包括自由氣體〕，通過計算求出各組分的含量。樣品采集及保存充油電氣設(shè)備的色譜、微水取樣，應通過專用密閉取樣閥，用注射器采樣。取樣方法GB/T7597-2007色譜取樣應采用100mL玻璃注射器，注射器使用前應進行嚴密性檢查合格。色譜取樣后應在四天內(nèi)完成檢測取樣要求1〕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2〕

從固定的取樣閥門處取樣3〕取樣時需放完整個取樣管路中不循環(huán)的“死油”4〕針對設(shè)備不同情況下的試驗，應考慮氣體在油中的擴散過程。如：對試驗以后的考核性取樣，應考慮到延時作用，特別是套管，互感器類少油設(shè)備；變壓器保護動作或事故以后，應屢次、最好多位置取樣。5〕對可能產(chǎn)生負壓的密封設(shè)備，應在確定內(nèi)部正壓情況下取樣，因負壓取樣而進氣后會影響設(shè)備平安。在取樣及保存的全過程中，應防止受到干擾：①

取樣閥門應適合密封取樣，整個取樣過程應在密封狀態(tài)下進行，不與空氣接觸。②

取樣容器采用密封試驗合格的、注射器芯可隨溫度變化而滑動自如的玻璃注射器等。③

取樣時先用被分析的油樣沖洗取樣管道、閥門和容器，防止剩余空氣或剩油的影響。④

樣品取到后應盡快作分析，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〕，存放和運輸過程中，必須保證注射器的芯子不卡澀。⑤

樣品需密封和避光保存。每個樣品需貼上標簽，標簽應按導那么中附錄A的格式填寫色譜分析周期1〕出廠設(shè)備的檢驗66kV及以上變壓器、電抗器、互感器和套管在出廠試驗全部完成后應做一次色譜分析。2〕投運前的檢驗新設(shè)備及大修后的設(shè)備投運前應至少做一次檢驗，如果在現(xiàn)場進行感應耐壓或局放試驗，那么應在試驗后停放一段時間再做一次檢驗。3〕運行油的檢驗根據(jù)國網(wǎng)公司和湖南省電力公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程實施細那么》規(guī)定，新投運的變壓器必須在在投運后1、4天、10天、30天各做一次氣相色譜分析，如無異常，那么轉(zhuǎn)為定期檢測。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主變一年一次變壓器油色譜分析的故障診斷變壓器油中溶解氣體的產(chǎn)生機理變壓器內(nèi)部故障時的產(chǎn)氣特征色譜分析注意值變壓器故障診斷方法典型故障舉例絕緣油和紙〔紙板〕的產(chǎn)氣原理化學過程：1).絕緣油的分解2).固體絕緣材料的分解物理過程：傳質(zhì)過程1).氣泡的運動；2).氣體分子的擴散，溶解與交換；3).氣體從油中析出與向外逸散過程絕緣油的分解絕緣油是由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，分子中含有CH3、CH2的CH化學基團并由C-C鍵鏈合在一起。變壓器在正常的熱負載下，一般油的最高溫度不超過100℃，油不會產(chǎn)生烴類氣體。變壓器油甚至在150℃下，油面可能會有油蒸氣產(chǎn)生〔如測量閃點時〕，但冷卻后仍然為液體的油組分，油本身是比較穩(wěn)定的。油中存在電或熱故障的結(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)定的碳氫化合物的自由基，這些氫原子或自由基通過復雜的化學反響迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固體顆粒及碳氫聚合物〔X-蠟〕。所形成的氣體溶解于油中，當故障能量較大時，也可能聚集成游離氣體。碳的固體顆粒及碳氫聚合物可沉積在設(shè)備油箱的內(nèi)壁或固體絕緣的外表。油裂解時任何一種烴類氣體的產(chǎn)氣速率取決于裂解溫度的上下，隨著裂解溫度的變化，烴類氣體各組分的比例不同，隨著溫度升高，產(chǎn)氣速率最大的氣體依次是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。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，即使沒有到達故障溫度，鍵也能被翻開。聚合物裂解的有效溫度高于105℃，在150℃以上，纖維素結(jié)構(gòu)中的化學結(jié)合水開始被脫除，有去H2反響。局部氫氣與油中氧化合成水，導致進一步水解。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。絕緣材料裂解的標志--CO的增加CO和CO2和O2之間可以存在CO2CO+O2的關(guān)系。

理論上也可計算出上述平衡和溫度之間的關(guān)系，但實際上CO2和CO并不只由裂解產(chǎn)生。油可與氧起氧化反響，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)系來確定故障點溫度。變壓器故障運行中產(chǎn)生的氣體變壓器內(nèi)部存在某種故障時，故障點附近的油和固體絕緣材料在熱性〔電流效應〕或電性故障〔電壓效應〕應力作用下裂〔分〕解產(chǎn)生氣體，故障點產(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。其他產(chǎn)氣途徑正常運行的變壓器某些原因也會導致油中有一定數(shù)量的故障特征氣體，有時這些特征氣體濃度甚至遠遠超過《導那么》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)視中應考慮到多方面的因素。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)的油在鐵芯片外表催化作用下，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。

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，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，局部剩余氣體仍流在油中；油箱或管道進行帶油補焊；原注入的油含有某些氣體等。

這些氣體的存在一般不影響設(shè)備的正常運行。但當利用氣體分析結(jié)果確定設(shè)備內(nèi)部是否存在故障及故障嚴重程度時，應特別注意此類非故障產(chǎn)氣的干擾所可能引起的誤判斷。診斷依據(jù)1).氣體累計性

2).產(chǎn)氣速率3).氣體組分特征性

4).故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系3).不同故障時產(chǎn)生的不同特征氣體一般規(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。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。至于機械性故障，最終將以過熱性或放電性形式表現(xiàn)出來。進水受潮也是一種內(nèi)部潛伏性故障，除早期發(fā)現(xiàn)，否那么最終也會開展成放電性故障，甚至造成事故。國內(nèi)對359臺故障變壓器故障類型不完全統(tǒng)計分析，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%。過熱性故障是由于有效熱應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，氫氣占氫烴的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。嚴重時產(chǎn)生微量，最大不超總烴的6%。當涉及固體絕緣時，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。過熱故障按出現(xiàn)在變壓器的導電或磁路回路區(qū)分，可分為導電回路過熱故障、磁路回路過熱故障和其他部位的過熱故障等。

導電回路過熱故障：按部位主要有分接開關(guān)故障、引線連接局部故障、上下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)計數(shù)據(jù)分析，導致變壓器過熱故障的各原因比例：一般分接開關(guān)接觸不良引起的占50%，鐵心多點接地和局部短路或漏磁環(huán)流占33%，導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%。放電性故障放電性故障是在高電應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。由于開展速度快，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%,氫氣占氫烴的30%-90%，大多數(shù)情況下，乙烯大于甲烷?；鸹ǚ烹娨话闶堑湍芰糠烹?，即一種間歇性放電故障，常發(fā)生于不同電位的導體與導體、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，氫氣占氫烴的30%以上。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)生局部或重復性擊穿現(xiàn)象。引起局部放電的關(guān)鍵因素有四個：a、導電體和非導電體的尖角毛刺；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、絕緣體外表的灰塵和臟污。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。氫氣占氫烴的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。

⑶受潮當變壓器進水受潮，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，必要時應測局放和微水。色譜分析有關(guān)注意值的規(guī)定導那么推薦的注意值有兩個方面：一特征氣體含量二產(chǎn)氣速率DL/T722規(guī)定新投運設(shè)備氣體濃度的要求μL/L氣體變壓器和電抗器氣體互感器套管H2<10<50<150CH4000總烴（C1+C2）<20<10<10運行設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量注意值

設(shè)備氣體組分含量（μL/L）330kV及以上220kV及以下變壓器和電抗器總烴150150乙炔15氫150150套管甲烷100100乙炔12氫500500設(shè)備氣體組分含量（μL/L）220kV及以上110kV及以下電流互感器總烴100100乙炔12氫150150電壓互感器總烴100100乙炔23產(chǎn)氣速率的注意值絕對產(chǎn)氣速率的注意值〔mL/d〕氣體組份開放式隔膜式總烴612乙炔0.10.2氫510一氧化碳50100二氧化碳100200注：當產(chǎn)氣速率達到注意值時，應縮短檢測周期，進行追蹤分析。相對產(chǎn)氣速率相對產(chǎn)氣速率：表示某一設(shè)備已含有一定的氣體初始濃度，經(jīng)過一定的運行時間后，計算出每月〔或折算為日〕某種氣體含量的增值占該氣體初始值的平均百分數(shù)值。相對產(chǎn)氣速率也可以用來判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部狀況，總烴的相對產(chǎn)氣速率大于10%時應引起注意。對總烴起始含量很低的設(shè)備，不宜采用此判據(jù)。如何對待注意值注意值是表示當?shù)竭_這一水平值時應引起注意的一個信號，也是對設(shè)備正常或有疑心的一個粗略的篩選。這是因為油中溶解氣體的來源很多，僅僅根據(jù)氣體濃度的絕對值對設(shè)備下“正常”或“故障”的結(jié)論是很不全面的。應盡量防止故障設(shè)備的遺漏或盲目停運，造成人力、財務的損失。一般對超過“注意值”的設(shè)備應疑心設(shè)備有異常，注意監(jiān)視氣體的增長情況，并查找氣體來源。氣體含量雖然低于“注意值”，但是產(chǎn)氣率高，也應疑心設(shè)備有異常。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C2H2不同故障類型的產(chǎn)氣特征

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，COC2H2，C2H6，CO2油中火花放電H2，C2H2油中電弧H2，C2H2CH4，C2H4，C2H6油和紙中電弧H2，C2H2，CO，CO2CH4，C2H4，C2H6注：進水受潮或油中氣泡可能使氫含量升高。不同故障類型的氣體組合特征序號氣體組合特征故障類型1CO、C2H2正常裸金屬過熱2總烴高CO>300μL/L，C2H2正常金屬過熱并涉及固體絕緣3C2H2>5μL/L，H2含量高金屬過熱并有放電4C2H2為主要成分，H2含量高電弧放電5總烴在100μL/L左右，CO>300μL/L固體絕緣過熱6C2H2>10μL/L，H2含量高，總烴不高火花放電三比值法導那么推薦改進的三比值法〔五種氣體的三比照值〕作為判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。改進三比值法是用三比照值以不同的編碼表示判斷故障性質(zhì)的三比值法編碼組合故障類型判斷故障實例（參考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低溫過熱（低于150oC）絕緣導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（150－300oC）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)導線間短路，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點接地等21中溫過熱（300－700oC）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能量密度的局部放電20，10，1，2低能放電引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電20，1，2低能放電兼過熱10，10，1，2電弧放電線圈匝間、層間短路、相間閃絡(luò)、分拉頭引線間油隙閃絡(luò)、引起對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關(guān)飛弧、因環(huán)路電流引起電弧、引線對其他接地體放電等關(guān)于CO和CO2判據(jù)當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300μL/L的CO2。在密封設(shè)備里除殘留的空氣外，也可能因泄漏而進入油中。這樣，油中的CO2濃度將以空氣的比率存在。經(jīng)驗證明，當疑心設(shè)備固體絕緣材料老化時，一般CO2/CO>7。當疑心故障涉及到固體絕緣材料時〔>200℃〕，CO2/CO可能<3，必要時，應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。實際上無論哪種油保護方式的變壓器，在投運初期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，在投運之初的CO、CO2濃度相別很大〔有的達5倍以上〕，運行后也因油保護措施及密封情況不同，因此不能用同一濃度進行考核。關(guān)于H2的產(chǎn)氣率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，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，可以防止這些誤差。當色譜分析到單獨氫的含量相對較高，或發(fā)現(xiàn)其與其他氣體含量有非同步的增長時，分析是否以下因素所致。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)視中應考慮到多方面的因素。

O2/N2比值的變化O2和N2的含量，通常認為在判斷時作用不大，在報告中也不顯示。實際它對判斷變壓器的內(nèi)部情況是有作用的。色譜導那么說明，一般在油中都溶解有O2和N2，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)備因油中殘存或通過泄漏