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变压器油中溶解气体的分析与故障判断
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文件编号：KG-AO-2233-30 变压器油中溶解气体的分析与故障
判断
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随着变压器运行时间的延长，变压器可能产生初期故障，油中某些可燃性气体则是内部故障的先兆，这些可燃气体可降低变压器油的闪点，从而引起早期故障。
变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解，产生的气体大部分溶于油中，但产生气体的速率是相当缓慢的。当变压器内部存在初期故障或形成新的故障条件时，其产气速率和产气量则十分明显，绝大多数的初期缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行适当分析即能检测出故障。
1、变压器油中的气体类别
气相色谱法正是对变压器油中可燃性气体进行分
析的最切实可行的方法，该方法包括从油中脱气和测量两个过程。矿物油是由大约2871种液态碳氢化合物组成的，通常只鉴别绝缘油中的氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9种气体，将这些气体从油中脱出并经分析，证明它们的存在及含量，即可反映出产生这些气体的故障类型和严重程度。油在正常老化过程产生的气体主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，油绝缘中存在局部放电时(如油中气泡击穿)，油裂解产生的气体主要是氢气(H2)和甲烷(CH4)。在故障温度高于正常运行温度不多时，产生的气体主要是甲烷(CH4)，随故障温度的升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐渐成为主要物征气体；当温度高于1000℃时(如在电弧弧道温度300℃以上)，油裂解产生的气体中含有较多的乙炔(C2H2)，如果故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。
2、如何判断电气设备的故障性质
运用五种特征气体的三对比值判断电气设备的故障性质：
(1)C2H2/C2H4≤0.1 0.1＜CH4/H2＜1
C2H4/C2H6＜1时，属变压器已正常老化。
(2)C2H2/C2H4≤0.1 CH4/H2＜0.1
0.1＜C2H4/C2H6＜1时，属低能量密度的局部放电，是含气空腔中的放电，这种空腔是由于不完全浸渍、气体饱和或高湿度等原因造成的。
(3)0.1＜C2H2/C2H4＜1 CH4/H2＜0.1
0.1＜C2H4/C2H6＜1时，属高能量密度的局部放电(除含气空腔的放电)，导致固体绝缘的放电痕迹。
(4)1＜C2H2/C2H4＜3 0.1＜CH4/H2＜1
C2H4/C2H6＞3时，有工频续流的放电、线圈、线饼、线匝之间或线圈对地之间油的电弧击穿。
(5)C2H2/C2H4≈3 0.1＜CH4/H2＜1
C2H4/C2H6≈3时，属低能量的放电，随着火花放电强度的增长，特征气体的比值逐渐增加到3，故障可能是悬浮电位体的连续火花放电或固体材料之间油
的击穿。
(6)C2H2/C2H4≤0.1 0.1＜CH4/H2＜1
1＜C2H4/C2H6＜3时，属低于150℃的热故障，气体主要来自固体绝缘材料的分解，通常是包有绝缘层的导线过热。
(7)C2H2/C2H4≤0.1 1＜CH4/H2＜3
C2H4/C2H6＜1时，属300℃以下的低温热故障。
(8)C2H2/C2H4≤0.1 1＜CH4/H2＜3
1＜C2H4/C2H6＜3时，属300～700℃的中温热故障。
(9)C2H2/C2H4≤0.1 1＜CH4/H2＜3
C2H4/C2H6＞3时，属高于700℃的高温热故障。
造成(7)、(8)、(9)的主要原因是由于磁通集中引起的铁芯局部过热，在实际中出现没有包括的比值组合，可能是过热和放电同时存在或有载调压变压器的切换开关油室渗漏。
3、发生内部故障时的处理
(1)取油样观察，有无悬浮颗粒，有无芳香气味等
外观检查和油中溶解气体的色谱分析。
(2)考察故障的发展趋势，也就是故障点(如果存在的话)的产气速率是与故障消耗能量大小，故障部位，故障点的温度等情况有关。
(3)当认为变压器内部存在故障时，可用三比值法对故障的类型作出判断。
(4)在气体继电器内部出现气体的情况下，应将继电器内气样的分析结果与油中取出气体的分析结果作比较。
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