一文搞懂！變壓器油中溶解氣體的分析與故障判斷

閱讀次數(shù)：936 發(fā)布時(shí)間： 2022-04-01 12:36:00

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變壓器油和纖維絕緣材料在運(yùn)行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用的影響而老化和分解，產(chǎn)生的氣體大部分溶于油中，但產(chǎn)生氣體的速率是相當(dāng)緩慢的。當(dāng)變壓器內(nèi)部存在初期故障或形成新的故障條件時(shí)，其產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量則十分明顯，絕大多數(shù)的初期缺陷都會(huì)出現(xiàn)早期跡象，因此，對(duì)變壓器產(chǎn)生氣體進(jìn)行適當(dāng)分析即能檢測出故障

隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的延長，變壓器可能產(chǎn)生初期故障，油中某些可燃性氣體則是內(nèi)部故障的先兆，這些可燃?xì)怏w可降低變壓器油的閃點(diǎn)，從而引起早期故障。

■ 變壓器油中的氣體類別

氣相色譜法正是對(duì)變壓器油中可燃性氣體進(jìn)行分析的切實(shí)可行的方法，該方法包括從油中脫氣和測量兩個(gè)過程。礦物油是由大約2871種液態(tài)碳?xì)浠衔锝M成的，通常只鑒別絕緣油中的氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮?dú)?N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9種氣體，將這些氣體從油中脫出并經(jīng)分析，證明它們的存在及含量，即可反映出產(chǎn)生這些氣體的故障類型和嚴(yán)重程度。油在正常老化過程產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，油絕緣中存在局部放電時(shí)(如油中氣泡擊穿)，油裂解產(chǎn)生的氣體主要是氫氣(H2)和甲烷(CH4)。在故障溫度高于正常運(yùn)行溫度不多時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要是甲烷(CH4)，隨故障溫度的升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐漸成為主要物征氣體；當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)(如在電弧弧道溫度300℃以上)，油裂解產(chǎn)生的氣體中含有較多的乙炔(C2H2)，如果故障涉及到固體絕緣材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較多的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。

■ 如何判斷電氣設(shè)備的故障性質(zhì)？

運(yùn)用五種特征氣體的三對(duì)比值判斷電氣設(shè)備的故障性質(zhì)：

(1) C2H2/C2H4≤0.1　　0.1＜CH4/H2＜1

C2H4/C2H6＜1時(shí)，屬變壓器已正常老化。

(2) C2H2/C2H4≤0.1　　CH4/H2＜0.1

0.1＜C2H4/C2H6＜1時(shí)，屬低能量密度的局部放電，是含氣空腔中的放電，這種空腔是由于不完全浸漬、氣體飽和或高濕度等原因造成的。

(3) 0.1＜C2H2/C2H4＜1　　CH4/H2＜0.1

0.1＜C2H4/C2H6＜1時(shí)，屬高能量密度的局部放電(除含氣空腔的放電)，導(dǎo)致固體絕緣的放電痕跡。

(4) 1＜C2H2/C2H4＜3　　0.1＜CH4/H2＜1

C2H4/C2H6＞3時(shí)，有工頻續(xù)流的放電、線圈、線餅、線匝之間或線圈對(duì)地之間油的電弧擊穿。

(5) C2H2/C2H4≈3　　0.1＜CH4/H2＜1

C2H4/C2H6≈3時(shí)，屬低能量的放電，隨著火花放電強(qiáng)度的增長，特征氣體的比值逐漸增加到3，故障可能是懸浮電位體的連續(xù)火花放電或固體材料之間油的擊穿。

(6) C2H2/C2H4≤0.1　0.1＜CH4/H2＜1

1＜C2H4/C2H6＜3時(shí)，屬低于150℃的熱故障，氣體主要來自固體絕緣材料的分解，通常是包有絕緣層的導(dǎo)線過熱。

(7) C2H2/C2H4≤0.1　 1＜CH4/H2＜3

C2H4/C2H6＜1時(shí)，屬300℃以下的低溫?zé)峁收稀?/section>

(8) C2H2/C2H4≤0.1　1＜CH4/H2＜3

1＜C2H4/C2H6＜3時(shí)，屬300～700℃的中溫?zé)峁收稀?/section>

(9) C2H2/C2H4≤0.1　1＜CH4/H2＜3

C2H4/C2H6＞3時(shí)，屬高于700℃的高溫?zé)峁收稀?/section>

造成(7)、(8)、(9)的主要原因是由于磁通集中引起的鐵芯局部過熱，在實(shí)際中出現(xiàn)沒有包括的比值組合，可能是過熱和放電同時(shí)存在或有載調(diào)壓變壓器的切換開關(guān)油室滲漏。

■ 發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)的處理

(1)取油樣觀察，有無懸浮顆粒，有無芳香氣味等外觀檢查和油中溶解氣體的色譜分析。

(2)考察故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)(如果存在的話)的產(chǎn)氣速率是與故障消耗能量大小，故障部位，故障點(diǎn)的溫度等情況有關(guān)。

(3)當(dāng)認(rèn)為變壓器內(nèi)部存在故障時(shí)，可用三比值法對(duì)故障的類型作出判斷。

(4)在氣體繼電器內(nèi)部出現(xiàn)氣體的情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。

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