变压器油中气体分析

1、变压器BJ5J5飘飘资源系统敢写fti期刊;不冗了阳降斗褊旧'g?闽TRANSFORMER2000变压器油中溶解气体的成分和含量与充油电力设备绝缘故障诊断的关系张利刚摘要：介绍了通过分析变压器油中溶解气体的成分和含量以判断充 油电力设备故障的机理和方法.关键词：变压器；变压器油；气相色谱法；比值法中图分类号：TM411 TM406文献标识码：B文章编号：1001-8425(2000)03-0039-04Relation between the Composition & Contentsof Dissolved Gases in Transformer Oil and Insu

2、lation FaultDiagnosis of Oil-Filled Power EquipmentZHANG Li-gangAbstract:The mechanism and method of estimating the oil-filled power equipment fault through analyzing the composition & contents of dissolved gases in transformer oil are introduced.Key words:Transformer; Transformer oil; Gas Chrom

3、atography; Ratio method1 前言气相色谱法一直是国内外许多电力设备制造厂作为检验质量、开发 新产品的有力工具.实践证实,用气相色谱法能有效地发现充油电力设 备内部的潜伏性故障及其开展程度,而利用其他电气试验方法很难发现 某些局部发热和局部放电等缺陷.故在1999年公布执行的电力设备预防 性试验规程中,把油中气体色谱分析放在“电力变压器及电抗器试验 的首位.某些变压器厂家在其产品中还装设了DGAdissolved gasanalysis ,即溶解气体分析自动检测报警系统.2故障分析的机理充油的电力设备如变压器、电抗器、电流互感器、充油套管和充油 电缆等的绝缘主要是由矿物绝缘

4、油和浸在油中的有机绝缘材料 如电缆 纸、绝缘纸板等所组成.其中矿物绝缘油即变压器油,是石油的一种分 镭产物,其主要成分是烷姓CnHn+2、环烷族饱和烧CnHn、芳香族不饱 和姓：CnHn-2等化合物.有机绝缘材料主要是由纤维素 C6HwOn构成.在 正常运行状态下,由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质,会分解出极少 量的气体主要有氢H、甲烷CH、乙烷GH6、乙烯GH4、乙快GH2、一氧 化碳CO二氧化碳CO等7种.当电力设备内部发生过热性故障、放电 性故障或受潮情况时,这些气体的产量会迅速增加.表1列出气体的种类与外施能量的关系.这些气体大局部溶解在绝缘油中,少局部上升在绝缘油的面上,例如变压器有

5、一局部气体从油中逸出进入气体继电器 瓦斯继电器.经验 证实,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中,定期测量溶解于油中的气体组织成分和含量, 对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义.表1气体种类与外施能量的关系3特征气体色谱的分析和判断判断有无故障的两种方法3.1.1 与油中溶解气体的正常值作比较判定有无故障假设氢和烧类气体不超过表2所列的含量,那么认为电力设备运行正常表2油中溶解气体的正常值气体成分H厂CHGHC2H4C2H2总建C1+C正常极限值/祖10045355551003.1.2 根据总姓:产气速率判定有无故障当总姓含量超

6、过正常值时,应考虑采用产气速率判断有无故障.绝对产气速率V:相对产气速率Vr：一般来说,对总烧产气速率1mL/h的电气设备可判定有故障.假设总姓含量的绝对值小于正常值,总烧产气速率小于正常值,那么电气设备正常；假设总姓含量大于正常值,但不超过正常值的3倍,总姓产气速率小于正常值,那么设备有故障,但故障开展缓慢,可继续运行；假设 总姓含量大于正常值,但不超过正常值的 3倍,总烧产气速率为正常值 的12倍,那么设备有故障,应缩短检验周期,密切监视故障开展；假设总 姓含量大于正常值的3倍,总烧产气速率大于正常值的3倍,那么设备有 严重故障,故障开展迅速,应立即采取必要的举措,有条件时可进行吊 心检修

7、.产气速率与故障性质的关系见表 3.判断设备故障性质和类型的几种方法当油中气体的含量超过表2所列的正常值时,可用如下几种方法分析判断.3.2.1 三比值法这种方法选用5种特征气体构成三比照值,在相同的情况下 把这些比值以不同的编码表示,根据测试结果把三比照值换算成 对应的编码组,然后查表对应得出故障类型和故障的大体部位.但此法所给编码组并不全,这给实际分析工作带来诸多不便.通过对102个设备故障案例分析得出所有编码组与设备故障的对应关系,并对编码“ 000提出不同看法.按三比值法“ 000编 码属设备正常老化、无故障.而实际案例的编码“ 000属低压 故障范畴,见表4.分析CO CO含量及CO

8、/CO比值法充油设备中固体绝缘受热分解时,变压器油中所溶解的CO CO浓度就会偏高.试验证实,在电弧作用下,纯油中 CO占总量的01% CO 占03%纸板和油中CO占总量的13%-24% CO占1%-2% 酚醛树脂 和油中CO占总量的24%-35% CO占02% 230600c局部过热时, 绝缘油中产生的气体中CO含量很低,为g, CO不能明显测到.局部放 电、火花放电同时作用下,纯油中 CO不能明显测到、CO占5流右；纸 和油中CO占总量的2% CO占;油和纤维中CO占总量的% CO占% 固 体绝缘中含水量大时,CO/COt匕值小.故障温度高,时间长时, CO/CO 比值大.而严重故障时,生

9、成的CO来不及溶解而导致故障,这在CO/CO 比值上得不到反映.IEC导那么推荐以CO/CO比值作为判据,认为比值大 于或小于时,很可能有纤维绝缘分解故障.表4用三比值法判断及故障性质故障性质比值编码组(C2H/C2H、GH/C2H、CH/H2)典型例子轻度局部放电010由于浸渍/、完全,绝缘内含有气隙较严重的局部放电110气隙放电已导致固体绝缘后放电痕迹低能量放电202 212200不同电位的绝缘之间发生火花放电或悬浮电位 因 接触不良引起的发生火花放电；围屏树枝状放电； 分接开关错位；铁心接地铜片与铁心多点接触；选择开关调下不到位低能量放电兼过热220 222高能量放电102 112101

10、100有工频续流的放电；绕组之间或绕组对地之间的绝 缘油发生电弧击穿；调压开关切断电源；分接开关拔 叉处围屏放电高能量放电兼过热120 121122150c的热故障001一般性的绝缘或导线过热150300c范围的过热故障020 000引线外包绝缘脆化；绕组油道堵塞；铁心局部短路300700c范围的过热故障021由于磁通集中引起铁心的局部过热；铁心多点接地 或局部短路；分接开关引线接头接触不良；铁心和外 壳产生涡流700 C 以上的高温过热故障022 0023.2.3 无编码比值法这种方法的原理是：油和固体绝缘材料在不同的温度、不同的放电 形式下产生的气体也不同.当总姓含量超过正常值时,先计算出乙快和 乙烯的比值,当其值小于时为过热性故障.计算乙烯与乙烷的比值,确定其过热温度,当其值大于时为放电性故障.计算甲烷与氢气的比值,确定是纯放电还是放电兼过热故障.具体分析判断方法见表5和图1单项成