电力变压器的油色谱判别及解析总结.docx

1、电力变压器的油色谱判别及分析作者；中试高测时间：2013-6-18 阅读:目前，在电力变压器的故障诊断屮，单靠电气试验的方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，屮试高测电气 变压器油色谱分析仪而通过变压器中气体的油屮色谱分析这种化 学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体（主要包括氢H2、甲烷CH4、乙烷C田6、乙烯C田4、乙块C田2、一氧化碳CO、二氧化 碳C02等多种气体）。当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这 些气体的含量会逐渐增加。对应这些故障

2、所增加含量的气体成分见表表1T不同绝缘故障气体成分的变化二要增大的气体成曹林的行伽彷nxHV汕纸过热C：H.：、3、CO、CO4、c乩汕纸中巾呱H：、CO、CO：CHr OH，、C"Hfi油纸中局放H、CH、C H、CO外a处C H、coA寺潮或汕有行沏汕隔m丿必的1r、H油过热油中电弧CH、C HH、CHH、C HCH、C H、C H1.分析气体产生的原因及变化。2. 判断有无故障及故障类型。如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。3. 判断故障的状况。 中试高测电气如热点温度、故障回路严重程度及发展趋势等。4.提出相应的处理措施。如能否继续进行，以及运行期间的技术安全措施和监 视

3、手段，或是否需要吊心检修等。若需加强监视，则应缩短下次试验的周期。经验表明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。因此在设备运行过程屮，定期测量溶解于油屮的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性有非常重要的意义和现实成效，在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，已将变压器油的气体色谱分析放到了首要位置,并通过近些年来的普遍推广应用和经验积累取得了显著的成效。一、特征气体产生的原因粉#玉器内部故障时气体及产生原因co固体绝缘受热及分解CzHfi1固体绝缘热分解、放电co：固体绝缘受热及分解C乩1高温热点下油和固体绝缘热分解、放电s类气体C：H：1强弧光

4、放电、油和固体绝缘热分解HCH油和固体绝缘热分解7顶电油屮各种气体成分可以从变压器中取油样经脱气后用气相色谱分析仪分析得出。根据气体产生的原因气体产生的原因这些气体的含量、特征、成分比值（如三比值）和产气速率等方法判断变压器内部故障。中试实际应用中不能仅根据油屮气体含量简单作为划分设备有无故障的唯一标准,高测电气而应结合各种可能的因素进行综合判断。二、特征气体变化与变压器内部故障的关系1.变压器油故障判断标准规程对变压器中溶解的气体含量进行了规定，只要其屮的任何一项超过标准规定，则应引起注意， 查明气体产生原因， 或进行连续检测，对其内部是否存在故障或故障的严重性及其发展趋势进行评估。表1弋给

5、出了变压器屮溶解气体含量的标准。农1七变压器油中气体含量规定值气体组分1总怪（甲烷、乙烷、乙烯、乙烘）1乙块1氢气1含量(ppm )115015111501注：500KV变压器乙烘含量的注意值为Ippm O Ippm 二 1406规程规定，怪类气体总的产气速率大于0.25m血（开放式）和0.5nizh （密封式）变压器纤维绝缘材料在高温下分解产生的气体主要是co、CO2,而碳氢化合物很少。当油纸绝缘遇电弧作用时，还会分解出更多的乙烘气体。由于CO、CO 2气体的测量结果分散性很大，目前还没有规定相应的标准。规程规定了变压器油屮气体含量的劣化判定标准,中试高测电气利用该标准可以时，或相对产气速率

6、大于 10% A h,可判断为变压器内部存在异常。判定变压器油是否劣化，但不能判定故障性质和状态。2.变压器油故P碇析利用特征气体分析法可以进行变压器故障原因的判断。油屮溶解的气体可反映故障点引起的周围油、纸绝缘的电、热分解本质。气体特征随故障类型、故障能量及其涉及的绝 缘材料的不同而不同，即故障点产生姪类气体的不饱和度与故障源的能量密度Z间有密切关系。利用特征气体分析法可以比较直观、 方便地分析判断故障的大致类型。表给出了故障性质定性分析方法。表1T 故障性质的定性分析方法1故障类型11主要成分1气体特征描述I故障可能部位I1 际 CH,总烧不高、H>100ppm、CH占总烧中的主要成

7、分绕组局部放电、分接开关触点间局部放电I1火花放电11总S不高、C：H：> lOppm s量高II绕组短路、分解开关接触不良、 绝缘不良I1电弧放电H：. C：H：I总坯高、SH】高并构成总烧的主要成分、H：含量高II绕组短路、分解开关闪烙、弧光短路I一般过热CH、C HI总绘个启J、C H <5ppni-导体过热、分解开关故障严重过热CH、C H4: i总桂高、C2H2> 5ppm但未构成总桂的主要成分、H 2含量较咼金属导体过热（温度达10009以上）当H?含量增大，而其他气体组分不增加时，有可能是由于设备进水或有气泡引起水和 铁的化学反应，或在高电场强度作用下，水或气体

8、分了的分解或电晕作用所致。乙块含量是区分过热和放电两种故障性质的主要指标。但大部分过热故障，特別是1000 °C出现高温热点时，也会产生少量乙烘。例如，ioo（rc以上时，会有较多的乙烘出现，但以上的高温既可以有能量较大的放电引起,也可以由导体过热引起。 分接开关过热时,会出现乙烘。低能量的局部放电，并不产生乙烘,中试高测电气或仅产生很少量的乙块。表1-5给出了电弧作用下变压器油和固体绝缘分解出气体的情况。三比值法是用五种气体的三对比值，用不同的编码表示不同的三对比值和不同的比值范围，来判断变压器的故障性质。表1_6给出了三比值法的编码规则。农IzL三比值法的编码规则特征气体的比值0

9、按比值范m编码CHvH 20.1 1 11n1311 - 121 2 10C H尤H二广3,编码为1CH加2二广3,编码为2C H X H =1 '3,编妈为 12 2 2 6序号0I低能量密度 局部放电高能量密度2故障性质无故 障0124高能量15<150°C06150°C 300 °C011呼H3o(rc 700 9>700C0 1低能量3放电表1-7三比值法故障性质判断比值范围编码CH C HiCH/H0020222典型事例正常老化空隙中放电空隙中放电并已导致固体放电油隙放电、火花放电有续流的放电、电弧绝缘导线过热铁心过热；从小热点、接触

10、不良到形成环流，温度逐渐升高当变压器内部存在高温过热和放电性故障时,绝大部分情况下 C田2尤田4>3,于是可选用三比值法中其余两项构成直角坐标,CHvH 2作纵坐标，SH2尤田6作横坐标，形成T （过热）D （放电）分析判断图。图1-1 TD分析判断图用TD图法（见图1-1）可以区分变压器是过热故障还是放电故障,按其比值划分局部过热、电晕放电和电弧放电区域。中试高测电气用这个方法能迅速、正确地判断故障性质，起监控作用。通常变压器的内部故障，除悬浮电位的放电性故障外，大多以过热状态开始，向放电I【区属例如当过热II区或放电I【区发展。 而以产生过热故障或放电故障引起直接损坏而告终。于要严格

11、监控并及早处理的重大隐患。当然，这并不是说在过热I【区运行就无问题,CHjb比值趋近于3时，就可能出现变压器轻瓦斯动作，发出信号。4. 智能故障诊断方法（灰色关联法）由于三比值法难以包括和反映电力变压器内部故障的所有形态，在实际工作屮存在许多变压器故障因查不到故障编码而无法判断的问题。需要采用人工神经网络、 灰色关联度分析等智能诊断方法，以提高诊断的正确率。电力变压器在运行屮产生的基本故障模式有高温过热、屮温过热、局部放电、电弧放电等。例如当变压器发生高温过热故障（温度7o（rc）时，特征气体主要是乙烯，其次是甲烷，两者之和一般占总怪的80%以上。而高能放电时，故障特征气体主要是乙烘和氢气,其

12、次是乙烯和甲烷，乙烘一般占总怪量的20%70% ,氢气占氢桂总量的30%90%, 般乙 烯含量高于甲烷含量。考虑到以油中溶解气体为特征量的比值法对故障诊断的准确性达85%。选择油中溶解特征气体 弘、CH4、CJb、C田2的观测数据构成变压器状态特征向量。为便于分析，保证各参数具有等效性和同序性，所有油屮特征气体数据应进行标准化处理, 中试高测电气即特征向量旧2%、CH4%、C田6%、Sib%、C2H2% ,其屮:H2% =H2/(H2+ C2H2+ C2H4+ C2H6+ CH4)X 100%CH4% = CH4 / fc2H2 +C2H4+ CsHe+ CH4)X100%C 田 6% =C2

13、H6 / Q2H2+ C2H4 + C2H6 + CH4)X 100%OH4% =C2H4 / Q2H2+ CcH4 + C2H6 + CH4)X 100%C田2% =C2H2/ C2H2+ CcH4+C2H6+ CH.1) X 100%根据大量故障变压器检测结果的统计分析，将变压器状态分为九类，分别为：变压器正常运行序列、低能放电故障序列、中试高测电气高能放电故障序列、屮温过热故障序列、分接开关故障序列、通过对收集数据的统高温过热故障序列、围屏树枝状放电序列、 变压器匝间、层间故障序列、计分析、测试和调整，得到用于变压器故障诊断的变压器标准故障模式如表铁心两点或多点接地故障序列。每一故障序列以一标准故障模式描述,故障模式H：%CH*%CzHe%备注XI46.121.561.515.81.2正常X258.044.911.020.623.5低能放电X343.730.23.746.619.4高能放电X415.326.221.