变压器油中溶解气体分析和判断导则DL__T722

.变压器油中溶解气体的分析和判断指南创建：审阅：批准：变压器油中溶解气体的分析和判断指南guide to the analysis and the diagnsisof gases dissolved in transformer oil范围1本指南建议通过气相色谱法分析溶解气体和自由气体的浓度，判断充油电气设备运行状况的方法和进一步措施。本指南适用于用绝缘材料填充矿物绝缘油和纸或层压纸板的电气设备，包括变压器、反应器、电流器、电压互感器和油纸套管。2参考依据以下标准中包含的条款由本标准中引用的本标准中的条款组成。此标准发布时显示的版本有效。所有标准都将修订，使用此标准的当事人应审查使用以下标准最新版本的可能性。Gb 7597-87电力用油(变压器油、汽轮油)取样方法气相色谱法测定GB/t 17623-1998绝缘油中溶解气体成分Dl/t 596-1996电源设备预防测试程序IEC 5671992充油电气设备中气体样品和油样品提取和自由气体和溶解气体分析指南IEC 605991999运行期间矿物油浸没电气设备溶解气体和自由气体分析说明指南3定义此说明使用以下定义：3.1特性气体角色化gases有价值的气体，例如氢(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)3.2总碳氢化合物total hydrocarbon碳氢化合物气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯、乙炔含量的总和。3.3自由气体自由气体不溶于油的气体。4气体生产原理4.1绝缘油分解绝缘油由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成，分子中含有CH3*，CH2*CH*化学组，通过C-C键结合。由于电或热故障，少量活性氢原子和甲烷以及低分子碳氢化合物气体(例如乙烷、乙烯、乙炔等)通过复杂的化学反应迅速重新结合，可能导致碳的固体粒子和产生碳氢化合物(X-蜡)的不稳定的碳氢化合物自由基的特定c-h和c-c键断裂。故障初期形成的气体被油溶解了。故障能量大的话，也可以聚集成自由气体。碳的固体颗粒和碳氢聚合物可以在设备内部沉积。局部放电等低能障碍通过离子反应中断最弱的键c-h键(338 kj/mol)，主要通过重新合成氢来积累。C-c键的中断要求更高的温度(更多的能量)，然后快速地使用C-C键(607 kj/mol)、c=c键(720kJ/mol)和CC键(960k j/mol)乙烯在高于甲烷和乙烷的温度(约500)下生成(尽管在较低的温度下也少量生成)。乙炔通常在800 1200的温度下产生，温度降低时反应迅速受到抑制，积累成团聚的稳定产物。因此，大量的乙炔在电弧的电弧炉中产生。当然，在低温度(低于800 )下也可以产生少量乙炔。石油氧化后产生少量CO和CO2，CO和CO2可以长期积累，成为相当数量的特性气体。油碳化产生的碳粒子的温度为500 800。赫斯特利用热力学平衡理论计算了热平衡状态下形成的气体和温度的关系。热平衡中的气体分压-温度关系列在附录c(提示附录)中。4.2固体绝缘材料分解固体绝缘材料分子(例如纸、层压板或木块)包含大量无水右旋糖酐和弱c-o键和葡萄糖苷键，它们比油的碳氢键更具热稳定性，可以在较低的温度下再键。聚合物分解的有效温度超过105 ，完全分解和碳化超过300 ，在生成水的同时生成大量CO和CO2以及少量碳氢化合物气体和呋喃化合物，石油被氧化。CO和CO2的形成不仅随着温度的增加，而且随着油中氧含量和纸张湿度的增加而增加。总结上述事项，不同故障类型产生的主要特征气体和二次特性气体可以概括为表1。分解的气体形成气泡，在油中通过对流、扩散，不断溶于油。这种故障气体的组成和含量与故障类型及其严重性密切相关。因此，分析石油中溶解的气体，可以及早发现设备内部存在的潜伏错误，并随时监测故障状态。表1其他错误类型产生的气体壁垒型式主要气体成分二次气体成分油过热CH4，C2H4H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘的局部放电H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中的火花放电H2，C2H2油中的弧H2，C2H2CH4、C2H4、C2H6油和纸的弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6注：进入湿气或油的泡沫可以提高氢含量(见4.3)。在变压器中，当气体生产速度大于溶解速度时，一些气体进入气体继电器或储油箱。变压器的气体继电器有气体时，分析其中的气体也有助于判断装置的状态。4.3气体的其他来源在某些情况下，气体可能不是设备故障造成的。例如油中含有水，可以和铁一起生成氢。过热的核心层间油膜分解也能产生氢气。新不锈钢在加工中或焊接中吸附氢气，可能会慢慢释放到油中。特别是当温度高，油中有溶解氧的时候，设备中的某些油漆(醇酸树脂)可能会由一些不锈钢的催化作用产生大量氢。修改后的聚酰亚胺绝缘材料也可以产生一些气体，并在油中溶解。油也能在阳光下产生某些气体。维修设备时暴露在空气中的油吸收空气中的CO2等。如果此时不真空过滤油，油中CO2的含量约为300L/L/l(与周围环境中的空气有关)。此外，在负载电压调节变压器中，开关油腔中的油泄漏到变压器主油箱，或开关在特定位置工作时，可能发生悬挂电位放电的影响等错误。设备有过缺陷，故障排除后绝缘油没有完全脱气，剩余气体的一部分还留在油里。设备油箱油修复焊接；原来注入的油含有特定的气体等。这种气体的存在通常不会影响设备的正常运行。但是，使用气体分析结果确定设备内部是否存在缺陷和严重程度时要小心。5测试周期5.1发货前测试根据表2定期检查的新设备和大修后设备在调试前至少要检查一次。现场进行感应耐压及局部放电试验，考试后要再检查一次。制造商规定不测试不取样的全封闭变压器。5.2交付期间测试如表2所述，在新的或大修后的变压器和核反应堆运行后，至少对1d(电压330kV以上的变压器和反应器，仅限于120MVA以上的发电站增压变压器)、4d、10d、30d进行一次测试，如果没有异常，则转换为定期检查。制造商规定不测试不取样的全封闭变压器。需要时检测套管。表2运行设备的定期测试周期起名字叫设备电压等级和容量检查白天时间变压器而且核反应堆电压330kV或更高容量240MVA或更高所有发电厂增压变压器每三个月一次电压220kV或更高容量120MVA或更高每6个月一次电压66kV以上容量8MVA或更高一年一次电压66kV以下容量小于8MVA自己规定变压器电压66kV以上一年到三年一次戴上棺材如有必要，请注：制造厂不取样的全封闭变压器通常在保修期内不进行测试。超出保修期后，应在不损坏密封的情况下对分析进行取样。5.3运行期间定期检测运行中设备的定期测试周期如表2所示。5.4特殊情况下的测试如果设备有异常(例如大电流冲击或过流冲击等)，或者对测试结果有疑问，应立即取油样品，根据检测到的气体含量相应地缩短测试周期。6采样6.1充油电气设备中的机油样品6.1.1概述要注意，样品所用的油样品可能代表水箱主体的油。通常，设备下部的取样阀必须有油样，在特殊情况下，可以在其他取样位置取样。取样量、大容量变压器、反应器等为50m l 80ml，低油量设备应限制为尽量少用。6.1.2获取石油样品容器应使用密封好的玻璃注射器采集油样。在注射器中填充油样时，芯棒可以根据油体积的变化，根据温度的变化自由滑动，平衡内部和外部压力。6.1.3油取样方法从设备中提取油样本的全过程必须在不与空气接触的完全密封状态下进行。对于电源变压器和核反应堆，通常可以在运行过程中获得油样。如果需要设备停电取样，则应在停止后尽快取样。对于可能产生负压的密封设备，为了防止负压流入，禁止负压下取样。设备的取样阀应该和有小嘴的连接器一起在小嘴上连接软管。取样前，除取样管和取样阀内的空气和“死油”外，软管应尽可能短，并用设备主体的油冲洗管道(不能用较少的油设备执行此步骤)。取油样品时，油流量要平缓。使用注射器取样时，建议在注射器和软管之间贴上小金属三通阀，如图1所示。按照取样步骤：将“死油”排放到三通阀。旋转三通阀，使少量油进入注射器。转动三通阀，推注射器芯轴，排除注射器内的空气和油；旋转三向阀，以便油样品在静态压力下自动进入注射器(不要拉注射器芯，以免吸入空气或发生油等脱气)。如果油样品足够，请关闭三通阀和取样阀，取出注射器，然后用小橡皮头密封注射器(尽量抽出橡胶头内的空气)。在整个比赛过程中要特别注意保持注射器芯轴的清洁，不要打草惊蛇。1-连接软管；2-3方向阀；3-注射器(a)冲洗连接线路。(b)清洗注射器；(c)清空注射器。(d)抽样；(e)拆卸注射器图1注射器取样示意图6.2气体继电器喷嘴气体样本6.2.1概述气体继电器中有气体凝聚的时候，需要提取气体样本进行色谱分析。这种气体的成分和含量是判断设备故障和故障特性的重要基础之一。为了减少不同组件对不同回收率的影响，必须在尽可能短的时间内去除气体样本，尽快分析。6.2.2气体样本容器必须使用密封的玻璃注射器采集空气样本。在取样前将设备本体油应用于注射器，确保注射器的滑动和密封。6.2.3气体样本方法气体样本必须在气体继电器的排出口有小乳胶管，在乳胶管的另一端有小金属三通阀连接到注射器(乳胶管的内径、乳胶管、气体继电器的排出口和金属三通阀必须密封)。操作步骤和连接方法如图1所示。旋转三通阀，用气体继电器的气体冲洗连接的管道和注射器(气流少时不要执行此步骤)。转动三通阀，清空注射器。转动三通阀取空气样品。取样后，闭上嘴，转动三通阀，密封注射器入口，将注射器与三通阀和乳胶管一起取出，分离三通阀，立即用小橡皮头密封注射器，尽可能小的橡胶头内的空气排出。采集气体样本时，不要让油进入注射器，注意个人安全。6.3样品保留和运输油和样品等要尽快分析，为了防止气体散开，油和样品保存时间不能超过4天，气体样品保存时间要更短。在运输过程和分析前的部署时间内，要确保注射器的芯棒不要拧紧。油和样品等都要密封和避光保存，并尽量避免运输过程中的剧烈震动。避免油和样品空气中气压变化的影响。6.4样本标签取样的容器必须立即标记。建议的标签格式列在附录a(标准附录)中。7从油中分离出溶解气体7.1脱气方法分类气相色谱法分析油中溶解气体必须将溶解气体从油中取出，注入色谱仪进行成分和含量分析。目前常用的脱气方法有溶出平衡法和真空法两种。根据获得真空的方法，真空法分为脱汞剂真空法和机械真空法两种，常用机械真空法。机械真空法属于不完全脱气法，在油中溶解度高的气体出逃率低，而在恢复大气压力的过程中，气体具有不同程度的溶解度。溶解度越大，溶出度越大。如果在脱气装置或同一装置中使用不同的真空度，分析结果可能会有所不同。因此，要用机械真空方法脱气，必须检查脱气装置的脱气率。7.2脱气装置密封脱气装置必须保证良好的密封性，真空泵抽吸装置必须接近真空计，以监控脱气前真空系统的真空度(一般剩余压力不能超过40Pa)，并确保真空系统在泵吸入停止的情况下，在2倍的脱气所需时间内，剩余压力不