应用油中溶解气体分析法判断变压器故障

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７ ０・ 科 技 论 坛 绝缘来自 中溶解气体 分析 与故障判 断
王敏 芝 （ 国 网绥 化供 电公 司 ， 黑龙 江 绥化 １ ５ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在能源行 业中， 电力 系统 自身的设备故 障分析、 诊 断工作有 着极其重要的作用。就 目前来说 ， 在对充油设备绝缘油 中所存在 的溶解性气体进行 分析 的方式 ， 能够迅速 的诊 断出设备所 出现 的故 障。本篇文章主要针 对绝缘 油中溶解气体的分析和故障判 断进行 了全
面详 细 的探 讨 。
关键词 ： 绝缘油 ； 溶解气体 ； 分析方法 ； 故障诊 断
电力设备是整个电力系统中极 其重要 的一个组成部分 ， 并且 电 复 。 力设备 自身所具有 的安全性也和居民的 日常生活有着直接 的关联 ， ２ ． １ ． ２产气速率判断法 同时还对 于整个社会 的生产运作 以及经济发展有 着极其重要 的促 部分变压器的故障是具有潜伏性 的 ， 如果使用气 体浓度判断法 进作用。 而为了能够更好深入的对灭弧 以及绝缘等方面 的问题进行 可能难以在初期检测 出来 ， 这时我们可 以利用产气速率判断法进行 分析 ，就必须要对绝缘油在设备运行中所呈 现出的状态进行 了解 。 检 测 。 绝缘油在电力设备 中有着较为广泛的应 用途 径 ， 无论是绝缘油输电 ２ ． ２利用绝缘油 中气体组成判断故障种类 线， 还是侵油 电力变压器都必须要使用绝缘油 。而也正是 由于绝缘 ２ ． ２ ． １ 特 征 气 体 法 油 自身 的重要 性 ，促使 绝缘油的性能直接影 响到了设备 的正 常运 上文 已经 明确指 出，在对电力设备 故障进行判断 的过程 中 ， 可 行， 在对绝缘油进行 了全 面详 细的探讨之后 ， 便 能够迅速 的诊 断 出 以依 据所 发生的不同组合变化来确定 电力设备所 出现的变化 。所 电力设备 当前所存在 的问题。 下文主要对绝缘油中的溶解气体分析 以 ， 在对绝缘 油进 行气体浓度检测之后 ， 便 能够迅速 的对相关 的故 以及故障的诊 断进行 了全面详 细的阐述 。 障类型进行区分。这就是特征气体法的基本思路 ， 特征气体法针对 １油 中溶解气体分析的原理 性强 ， 结果相对较为直观 ， 操作简便 。但 同时 ， 由于 只是对浓度进行 当前 ， 绝缘油在油侵电力变压器 中通常都是利用油纸互相组合 检测 ， 特征气体法无法做到量化分析 。 的方式形成了绝缘体 。而 电力设备在实际运行的过程 中 ， 会 由于多 ２ ． ２ ． ２三 比值 法 方面 的不可控 因素 出现火花放电 、 电弧放 电、 高温现象 等等 ， 而在 出 最初 ， 国际电工委员会（ Ｉ Ｅ Ｃ） 以热力动力学原理为基础 ， 通过 实 现这类故障之后 ， 就会对油纸绝缘组 的实际工作性能带来直接的影 验和分析 ， 提 出了 Ｉ Ｅ Ｃ三 比值法 。 我 国于 ２ ０ ０ ０年 １ １ 月发布 了《 变压 响 。在电力设 备中的绝缘油 自身所具有的化学成分较 为复 杂 ， 其整 器油 中溶解气体分 析和判断导￣ （ Ｄ Ｌ Ｙ７ ２ ２ — ２ ０ ０ ０ ） 。这一导则 中推 体基本都是 由碳氢分子来构成。 而碳 氢分子 自身又有着大量 的碳氢 荐的三比值法 ， 是Ｉ Ｅ Ｃ三比值法的改 良版 。三 比值 法的基本 原理其 元素存在 ，而这大量 的碳氢集团则都是 由 Ｃ — Ｃ和 Ｃ — Ｈ这两种不 同 实与特征气体法区别 不大 ， 都是 利用绝缘 油中气体浓度 与温度变化 的化学物质所构成 。绝缘油在实际使用的过程中 ， 如果其 电力设备 的关 系来进行分析。区别在于 ： 三 比值法运用 了更精确 的数 据处 理 的内部在运行 期间出现 了放电或者过热的现象 ， 其两种化学物质在 和分析方法——从 特征气体里的 ５种 碳氢气体 中选 择两种气体 组 受热之后 ， 就可 能发 生断裂现象 ， 而断裂之后便会发生氢原 子和碳 成分组 ， 一般分组为 ： 乙炔 乙烯 、 甲烷氢气 、 乙烯 乙烷 。 这是 由于每一 氢化合物互相 自由组合 的现象 ， 从 而产生 出大量不 同类型 的烃类气 分组 中的两种气体的溶解度和扩散 系数相近 ， 由 此 构成的三组 比值 体， 这就是绝缘油 内部溶解气体形成 的一个 主要原 因。 数据更为好用 。每一组在相 同范 围内的比值用不 同编码表示 ， 三个 电力设备 内部 的绝缘 油 出现 的分子分解 程度 主要 和设 备产生 编码构成编码组合 ， 从而对故障进行 对照分析 。三 比值法的应用十 高温程度有着直接 的联 系 ， 而在高温影 响下 ， 其绝缘油分解 出来 的 分广泛 ， 因为其原理与特征气体法基本相 同 ， 虽然加入 了行 的算法 ， 溶解气体主要有炔烃 、 烷烃 、 烯烃等几种类型化合物质。 而导致这类 但实际操作 中并没有过多的增大工作量 ， 且有较高的准确率 。 但是 ， 化学 物质出现的主要原 因就在于设备运行 过程 中所 出现极 端故障 三 比值法也有其局５ 艮 ． 陛。 现象 ， 因此 ， 只要要 对各种不 同类型的气体进行了全面了解 ， 同时对 ２ ． ２ ． ３油中微水测试 不同类型气体所产生的速率和具体 出现点进行观察 ， 在建立 了完善 油中微 水测试 主要用来检测变压器是否受潮 、 进水 。水 在变压 的数据分析库之后 ，便能够切实有效的对相关故障状态进行判断 ， 器内会 与铁反应 、 或者通过高压分解的形式释放出氢气和氧气 。这 从而迅速解决故障 ， 保持电力设备运行的稳定性和安全性。 点与油 中局部放 电的效果很相 似 ， 特别是 在某 些条件下 ， 水 的存 根据绝缘油种各类气体和其指标能力的不同 ， 绝缘油 中溶解气 在也会 引起局部放电。若 遇到这种情况 ， 用前 面两种方 法就很难 区 体对判断故障有价值的主要有 ７种 ：氢气 （ Ｈ ２ ） 、甲烷 （ ｃ Ｈ ４ ） 、乙烷 分。所以当使用前述两种方法判断变压器故 障属 于局部放 电时 ， 需 （ Ｃ Ｈ ３ 、 乙烯（ Ｃ ２ Ｈ ￣ 、 乙炔（ Ｃ ： Ｈ ２ ） 、 一氧化碳 （ Ｃ Ｏ ） 、 二氧化碳（ Ｃ Ｏ ｄ ， 这些气 要继续测定绝缘油 中的微水含量 ， 从而判定故障是否是 由于变压器 体被人们称为特征气体 。 其 中， 甲烷 、 乙烷、 乙烯 、 乙炔的总和称为总 进水受潮而产生 ， 并且把测试的结果作为维修的依据。 烃。 根据我 国现有的标准 ， 当油中总烃类化合物的含量 、 总烃 的产生 结 束语 速率超过一定数值 ， 就应该立即采取措施检查相关设备 。 综上所述 ， 绝缘油 自身 的质量 、 性能是否优异 ， 直接影 响到了 电 ２利用油中溶解气体 分析 的故障诊断 力设备在运行过程 中的安全性 。 此外 ， 在电力设备运行的过程中 ， 如 ２ ． １ 利用 油中溶解气体分析判断故障是否发生 果电力设备 自身的运行状况有所异 常 ， 那么其相关的症状便会直接 目前 ， 通 过分析油 中溶解气体成分诊 断变压器故 障是否 发生 的 通过绝缘油反应 出来 。所以 ， 必须要清楚绝缘油溶解气体和 电力设 方 法 有两 种 ： 备故障之间所存在 的问题 ， 从而使得设备 的运行故 障能够迅速 的找 （ １ ） 根据气体浓度判断变压器故 障是否发生 ； 出， 并加以修复 ， 使得 电力设备运行稳定性 和安全性具有较 高的保 （ ２ ） 根据产气速率判断变压器故 障是否发生。 障。

浅谈变压器油中溶解气体分析与故障诊断摘要：在电力系统的各种电气设备中，变压器是其重要的组成部分。

采用油中溶解气体分析（dga）技术对变压器故障进行早期故障诊断，可减少变压器不必要的事故停用，对保证电力系统安全可靠运行有较大的作用。

文章对变压器油中溶解气体的组分及故障诊断方法进行了分析讨论。

关键词：变压器油中溶解气体故障诊断变压器是电力系统中最重要的设备，用途非常广泛。

变压器内的绝缘油和有机绝缘材料随着运行时间的增加，在热和电的长期作用下会逐渐老化和分解，并产生极少量的气体，这些油中溶解气体包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳等。

但是，当变压器内部出现故障时，油中气体的含量就会发生很大的变化。

随着故障的发展，当产气量大于溶解量时，便有一部分气体以游离气体的形态释放出来。

实践证明，绝大多数的变压器初期缺陷都会出现早期迹象，因此，测量分析溶解于油中的气体含量就能尽早的发现变压器内部故障。

一、油中溶解气体的成分分析变压器绝缘材料热分解所产生的可燃和非可燃性气体达20种左右。

因此，为了有利于变压器内部故障判断，选定必要的气体作为分析对象是很重要的。

目前国内外所分析的气体对象是不统一的，我国按dl/722-2000要求一般分析9种或8种气体，最少必须分析七种气体。

变压器中的故障特征气体种类为：o2、n2、h2、ch4、c2h6、c2h4、c2h2、co、co2。

以这九种气体作为分析对象的原因见如下：o2主要了解脱气程度和密封好坏；n2主要了解氮气饱和程度；h2主要了解热源温度或有没有局部放电；co2主要了解固体绝缘老化或平均温度是否高；co主要了解固体绝缘有无热分解；ch4、c2h6、c2h4三种气体主要了解热源温度；c2h2主要了解有无放电或高温热源。

二、变压器内部常见故障与油中溶解气体的关系变压器内部常见故障可大致分为电性故障和热性故障两种。

油中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。

变压器油中溶解气体研究和故障判断作者：贺天宇来源：《科技与创新》2014年第17期摘要：变压器系统发生故障或出现异常时，变压器油液的分解变化更为明显。

以变压器油液中的溶解气体为研究对象，并以此作为变压器发生故障的判断依据，从而保障变压器运行的可靠性。

关键词：变压器；溶解气体；油液；故障中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）17-0015-02变压器油箱中的油液可直观反映其异常情况或故障问题，比如油温异常、气味或颜色异常等，通过对变压器油液的分析、研究，可有效诊断变压器的故障问题。

变压器油液在环境湿度、空气氧气浓度等长期催化下会发生化学分解或变质作用，生成可溶性气体溶入油液中。

变压器在正常运行时，这种化学作用是比较缓慢的，然而，如果变压器存在异常或故障隐患时，则会加剧这种作用，分解出更多的气体。

因此，对变压器油液中所溶解的气体组成、含量等进行研究、分析，便可对变压器故障进行准确判断，以便得到及时解决。

1 油液中溶解气体的主要成分及来源通过采用特定的方式对变压器油液中的溶解气体进行检测、分析，归纳、总结出变压器油液中的可溶解气体成分及来源主要如下：①空气中的气体。

由于变压器油液在使用中与空气是直接接触的，因此空气中可溶性物质如N2、O2等成分便会溶于油液中。

②正常状态下因化学反应而生成的气体。

变压器油液主要是由烃类组成，这种物质在绝缘、可散热性能上发挥着较好的作用。

然而，烃类在电场、水、氧气等环境下，会发生缓慢的化学反应，生成物除包括有非气态的化合物外，还会分解释放出少量的氢气、低分子组态的烃类气体和较多的无机碳氧化合物，比如典型的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

③异常或故障情况下的气体生成物。

变压器发生故障或出现异常情况时，油箱中油液温度高于正常温度，而这种变化会使油液中的化学反应生成物向碳、氢化合物转变。

在油温上升幅度较小时，生成物主要为甲烷（CH4），随着温度的升高，生成物中碳的含量逐渐升高，比如生成乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）等。

顺 是: 甲 (CH,)、 烷 H,)、 烯 H4 乙 序 烷 乙 (C2 乙 (C2 )、 炔 H2 在 度 于1000℃ ， 有 能 成 (CZ )。 温 高 时还 可 形 碳
的固体颗粒及碳氢聚合物。 故障下产生的气体通过 运动、扩散、 溶解和交换， 将热解气体分子传递到 变压器油的各部分。
油中溶解气体分析法就是根据故障下产气的累
A
安全生产 nq ua ns he ng c ha n
电力 安 全 技 术
第8 卷 (2006 年第 1期)
应用一 油中溶解气 分析法 断变属器
王美荣，付丽君
(街州电力局，浙江 衡州 324002)
〔 要〕 通过对变 摘 压器油的特性分析， 说明油中溶解气 体分析法检测、 诊断变 压器等充油设备内 部 潜伏故障的机理， 列举了 几个实际工作中正确消除缺陷的例子， 介绍了 油中溶解气 体分析法在变 压器故障 综合判断中的具体应用，并提出实际工作中使用 《 压器油中溶解气 变 体分析和判断导则》应注意的问题。
〔 关键词) 变 压器; 特征气 体; 故障 起的碳氢化合物分子组成的。 它作为良 好的介质材 料在变压器中起绝缘、 散热、灭弧等作用， 并有其 特殊的性能。 在正常运行条件下， 变压器油和固体绝缘材料 由于受到电场、热、水分、氧的作用，随时间而发 生速度缓慢的老化现象， 产生少量的氢、低分子烃 类气体和碳的氧化物等。 当变压器在故障状态下运行时， 故障点周围的 变压器油温度升高， 其化学键断裂， 形成多种特征 气体。因不同键能的化学键在高温下有不同的稳定 性， 根据热力动力学原理， 油裂解时生成的任何一 (3) 抓好培训。要加强对监管人员的政治思想 教育， 提高监管队伍的整体素质和战斗力， 使他们 做到秉公执法、 勤政廉政， 切实履行安全监管职责。 要针对安全生产监督管理的新形势、 新变化， 开展 多种形式的培训活动， 使安监人员掌握现代经济知 识，不断提高业务能力。 (4) 强化职能。要从单纯的安全生产工作协调 机构向行政执法转变， 依法强化安全生产监管机构 的执法主体地位， 把行政执法作为安全生产监管部 门的基本职能， 把主要精力放在安全生产的综合监 管、监察执法等方面上来。 (5) 依法行政。 牢固树立有法必依、 执法必严、 违法必究的工作作风， 对违反 《 安全生产法》及相 关法律法规的行为， 做到一查到底， 绳之以法， 决 不姑息迁就。 (6) 强化制约。 要加强对执法人员的监督管理， 加大过错追究、责任约束、违纪查处力度， 对无视 法律、 搞人情关系、放纵安全生产违法行为的， 要 坚决查处，以维护法律的严肃性和权威性。

３ ５ １处 理措施 ： ．．
（解 体检 查耦合器 的齿轮是 否异 常。 １ ） （ 安 装精 度 不 高造 成 电机 和给 水 泵振 动 过大 ，安装 时 ２ ）
严 格符合 技术 要求 ． （检查 与耦合器连接 的联轴器 中心 ，应符合规 定要求 。 ３ ） （ 检 查 基 础 是 否 符 合 刚 性 要 求 ， 紧 固 耦合 器 地 脚 螺 ４ ）
其 主要 原因可 能为 ： （ 液 力耦 合 器 齿轮 出现 断 齿 ，或 长期 油 中带 水运 行 使 】 ） 齿轮 锈蚀 而破坏 了齿轮 精 度，造成 振动 。 （给水 泵 或电机振 动 过大 ，引起耦 合器振 动 。 ２ ）
（ 应 定 时化 验 油质 ， 防止 因 长期 高温 使用 润 滑 油质 变 １ ） 差 大小 修 时认 真检 查润 滑 油 滤 网是 否有 杂物 、油泥 和 铁 屑 等 ；检 查铜 丝 布 的规格 是 否 正确 。 同时 检查 油 管路 和 润
整 ，工作油温度升高，转速异常甚至于耦合器内有金属撞 栓 ，使耦 合器 与基础 接触 良好 。
（ 解 体 耦合 器 ，检 查各 轴 瓦 间隙 是否 符 合技 术 要求 。 ５ ） 检查 各轴承 是否 有损坏 ，否则进行 更换 处理 。
４结 束语
时主 油泵 把 工 作油继 续 向泵 涡 轮流 道 输入 ， 涡轮 转速 反 而
增加。
运 行 中液 力 耦合 器 出现 的 故障 多 种多 样 ，在 这 只是 列
举 了部 分暴 露 的 问题 及 其建 议 。而 且我 们 发现 不 仅 由于 安 装 水平 、偶 合 器 本身 缺 陷造 成耦 合器 损 坏 ，人 为 操作 失 误
（ 工作 油冷 油 器严重泄 漏 ，导致工 作油跑 到水侧 。 ２ ）

现代国企研究 2016. 12（下）162案 例 AN LI摘要：变压器内部潜伏故障可以通过油中溶解气体分析法，来对变压器进行检查和诊断来实现的。

本文不仅呈现了在实际工作中正确消除缺陷的案例，而且系统的阐述了在变压器故障综合判断中是如何具体运用油中溶解气体分析法的。

关键词：变压器；油中溶解气体；判断故障油中溶解气体分析法是主要应用于检测变压器状态的一种较为有效的方法，具体做法是在电正常的工作状态下，利用气相色谱法对变压器内的油样进行一定量的采集，采用溶解气体的办法进行分析和诊断。

一、油中溶解气体分析法判断变压器故障的原理一般来说，油中溶解气体分析法大大优于电气试验法，究其原因是，电气试验法需要较为充足的电气量来反映出变压器当时的现状，才能对变压器内部的故障作出准确的判断。

而电气的特性只有在变压器内部的故障发展到一定的程度才会发生质的改变，也只有这样的电气量才适合用电气试验法。

与此相反，油中溶解气体分析法可以通过油中溶解气体的具体含量完全有效的诊断出变压器内部潜伏性的一些故障，这样就可以做到用最低的成本把一些事故防范于未然，把损失降到最低，以实现利润的最大化。

二、油中溶解气体分析法判断变压器故障方法在诊断充油电气设备故障时可以充分的运用油中溶解气体分析法并配合其他的试验手段来完成，但在此之前要准确的判断油中溶解气体形成的具体原因是什么，例如，是来源于变压器内部故障的因素还是来源于变压器本体非故障因素。

油中溶解气体的产生，究其原因来自于以下几种情况，一是变压器内部存在的放电性和过热性故障，二是变压器内部的受潮，三是非变压器故障的一些因素。

下面对油中溶解气体分析法判断变压器故障进行具体的说明：（1）检测变压器箱体进行带油补焊时发生的故障。

一般情况下，在对变压器箱体进行焊接过程中会产生大量H 2和烃类气体,这是由于油在焊接的高温下分解而形成的，这样就很容易产生误导，把它当做是一种高温兼放电故障来进行处理。

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缘 故 障 诊 断 的 研 究 提 供 了 新 的 研 究 内容 和 方 向 。 关 键 词 ： 变 压 器 ；故 障 诊 断 ；特 征 气 体 ；人 工 智 能 中 图分 类 号 ： Ｔ ４ ７ Ｍ ０ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — １５ ２ １） 卜０ ０ ４ ０ ７ ３ ７ （０ １０ ０ 卜０
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dlt722-2016变压器油中溶解气体分
析和判断导则
变压器油中溶解气体分析和判断导则
变压器就像一个可以调节电力输出的设备，它是电力系统的重要组成部分，为此，变压器的安全和正常运行是必不可少的。

变压器的主要工作介质是变压器油，变压器油是变压器正常运行和长期使用保障的前提条件，所以变压器油要定期检查和更换，以保证变压器正常工作。

在检查更换变压器油时，除了查看油的外观、温度等，需要对变压器油中的溶解气体进行分析和判断。

变压器油中的溶解气体主要有甲烷、乙烷、碳酸氢根等几种，它们不仅表现为
变压器的故障的警告信号，并且通过检测可以推断出变压器的运行状态。

因此，为了安全和可靠地检测变压器油中的溶解气体，《DLT722-2016变压器油中溶解气体
分析和判断导则》提出了一系列精细化的技术要求，保证了检测变压器油中溶解气体的准确性、稳定性和可靠性。

《DLT722-2016变压器油中溶解气体分析和判断导则》提出，电力元件现场变
压器油应按照GB/T11099-2005的规定进行油品抽样，然后在500ml大型瓶中进行
油量控制，即抽样好的油原样保存，确保所抽取的油与原油处理一致。

在实际使用之前，应将油样过滤，去除r237、r250及其他金属及杂质。

然后进行精滤，去除
油样中各类污染物，而后，把油样加入检测设备中。

检测时使用排气法，对油样中的溶解气体的含量进行检测，检测结束后按照规定进行数据计算和处理。

进行变压器油检测时，必须遵循《DLT722-2016变压器油中溶解气体分析和判
断导则》的要求，确保检测结果的准确性，以便进行及时有效的保护与维护变压器，使变压器能够正常安全使用。

变压器油中溶解气体分析和故障诊断实用技术发布时间：2022-08-16T02:39:04.855Z 来源：《中国科技信息》2022年4月第7期作者：孙杰[导读] 乙炔是放电性故障的特征气体，存在放电现象或存在极高的过热故障。

正常运行的变压器，油中不孙杰大秦铁路股份有限公司大同西供电段山西大同 037005摘要：乙炔是放电性故障的特征气体，存在放电现象或存在极高的过热故障。

正常运行的变压器，油中不应产生乙炔，油中有电弧放电时，分解气体大部分为H2和C2H2，并有一定量的CH4、 C2H4。

高温下产气速率最大的气体依次是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。

本文典型故障是螺母搭接铁芯磁路回路过热引发故障，引起的局部过热油裂解产生乙炔类气体。

因此普遍认为，当发现乙炔从无到有时，就应引起重视，进行跟踪。

关键词：变压器油油中溶解气体色谱分析 CH4、C2H2、C2H4、C2H6 铁芯漏磁第一章变压器绝缘结构 1.1绝缘材料 1.1.1变压器油功能：绝缘；散热。

成分：碳氢化合物。

（烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃等） 1.1.2绝缘纸、绝缘纸板成分：纤维素。

聚合度（DPv）：纤维素分子长链内串接的重复单元的个数（n）。

反映绝缘纸的机械强度，其机械强度的下降可判断纸的老化程度以推断设备的剩余寿命。

第二章变压器中的气体 2.1绝缘结构：变压器电气设备选用油纸或油和纸板组成的绝缘结构。

当设备内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，均会产生各种气体，并溶解于油中。

2.2不同故障类型产生的气体组合第三章油中溶解气体的分析故障诊断方法通过变压器油中溶解气体分析即色谱分析技术，能够分析诊断运行中变压器内部是否正常，及时发现变压器内部存在的潜伏性故障，掌握充油设备的健康状况。

3.1三比值法诊断方法 CH4/H2：区分是热故障还是放电故障； C2H4/C2H6：区分热故障温度的高低； C2H2/C2H4：区分放电故障的类型编码规则第四章故障诊断实例应用分别从变压器的中部和底部进行取油进行色谱分析 4.1平鲁西2# 中部油样分析报告取样日期：20201112 设备名称：主变取样地点：平鲁西分析日期：20201113谱图文件：平鲁西变电所平鲁西2#变中部.hw总烃浓度：780.55三比值编码：022故障类型判断：高温过热（高于700℃）故障实例：分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁心漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁心多点接地等分析意见：不合格4.2平鲁西2# 底部油样分析报告取样日期：20201112设备名称：主变取样地点：平鲁西分析日期：20201113谱图文件：平鲁西变电所2#变底部.hw总烃浓度：942.73三比值编码：022故障类型判断：高温过热（高于700℃）故障实例：分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁心漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁心多点接地等分析意见：不合格4.3故障处理情况及原因分析4.3.1故障处理变压器生产厂家：中铁电气工业有限公司保定铁道变压器分公司出于对变压器故障严谨分析的考虑，油样送第三方检测机构进行化验，结果与我段所测结果一致。

率， 文章主要针对 Ｄ Ｇ Ａ（ 油中溶解气体分析） 技术进行 了概述 ， 并着重分析讨论 了其故障诊断原理。
关键词： 油 中溶 解 气体 ； 变压 器 ； 故 障 分析 ； 诊 断
作为 电力系统各 电气设备 的重要组成 ， 变压器被广泛应用 于电 力系统的各个部位。 变压器内部 的绝缘材料以及绝缘油在运行中会 受到电流作用的影 响， 并在 电热环境下发生变化 ， 逐渐分解老化 ， 在 这 ～ 过程 中会 产 生含 有 甲烷 、 乙烷 、 乙炔、 乙烯 以及 氢 气 、 一氧化碳 、 二氧化碳等成分的气体 。 但是若是变压器发生故 障则油气含量会发 生变化 ， 在变压器故障过程 中， 绝缘油分解量会不断加大， 当分解产 生的气体含量超 过溶解量时 ， 便会有游离状态气体被释放 出来 。通 过大量 的实践 ， 变压器在出现故障的初期都会出现一些代 表性 的现 象， 该类 现象被称 为早期迹象 ， 因此对变压器绝缘油溶解气体含量 进行分析能够及时发现变压器故障。 １气体成分 的分析 变压器 内部绝缘材料在分解时会产生二十余种可燃气体 以及 非可燃气体。所 以分析气体 的对象选定极为重要 ， 只有选定必要对 象才 能准确判断变压器出现 的内部故障。目前我 国在其分析对象的 确定 上 还 尚未 统～ ， 按 照 相 关 规 定 标 准要 求 ， 分 析 对 象 至 少 为 七 种 气体 ， 一般为八种至九种 。 当变压器发生故障 ， 其特征气体主要有 以 下几 种 ： 氮气 、 洋气 、 甲烷 、 乙烷 、 乙烯 、 乙炔 以及氢气 、 二 氧化碳 、 一 氧化碳 。上述九种气体作为主要的故 障分析气体对象 的原因在于 ： （ １ ） 氧气能够表示 出脱气程度以及设备密封性能的好坏 ； （ ２ ） 对氮气 进行分析主要为了对其饱 和程度进行了解 ； （ ３ ）二氧化碳分析则能 够充分 了解设备平均温度高低 ， 以及掌握固体绝缘材料的老化程度 如何 ； （ ４ ）一氧化碳则是判断固体绝缘材料是否 出现热分解 的重要 依据 ； （ ５ ） 而 乙烷 、 甲烷 以及 乙 烯 的分 析 能 够 掌握 热 源 温 度 ； （ ６ ） 乙炔 则能 够 表 示 出高 温 热 源 以及 放 电部 位 。 ２ 变 压器 故 障 同气 体 关 系 变压器故 障主要分为两种 ， 一种是 电性故 障， 一种则是热性故 障。 对油 中气体进行分析能够充 分了解故障点 四周绝缘纸以及绝缘 油 的 电分解 本 质 和 热分 解 本 质 。故 障类 型 不 同 、 故 障 能量 不 同 以及 绝缘材料的不同都会造成气体特征 的差异 ， 即故障点能量密度 同所 产生 的气体不饱和度有着密切联系 。 例如 ， 电性故 障中， 高能量放电 同低 能量放 电所产生 的特征气体就不 同， 高能量放 电中 ， 特征气体 为 乙炔 以 及 氢气 ， 低 能 量 放 电故 障 所 产 生 的气 体 主 要成 分 则 是 甲烷 和氢气 ； 而热性故 障则会产生 乙烯和甲烷。

第２ ６卷
０ ＜２ ０
况 中可 能 出现 没有 对应 比值 编 码 的情 况 、 多 故 障 对 并发 的情 况判 断能力有 限 、 能 给 出 多种 故 障 的隶 不
属度 、 对故障状态反映不全面。
） ｌ５０ｓ－ 一 ｏ ０ｘ２ ｛ ＋．ｉＶ １）２ ＜ ０ ５“ Ｖ ５ ￣ ８ ０ ・ （ ＜
碳； 电晕或 低能局 部 放 电产 生 大 量 的氢 气 和一 些 甲
油 中溶解 气体 气相 色谱分 析是 变压 器 内部故 障的重
要检测 手段 。根据 变压器 内部 析 出的气体 可 以分析
烷， 比率约为 ８ ； ：ｌ过热或高温故障产生大量乙烯 ，
见 表 １ 。
表 １ 特征气体浓度与变压器内部故障的关系 故 障性质
一
出变压器 的潜 伏性 故 障 ， 特别是 对过 热性 、 电弧 性和
绝缘破坏 性故 障 ， 不管故 障发 生在变 压器 什么部 位 ， 都能很好 的反 映 出来 。气 相 色谱法 分析变 压器 油 中
特征气体的特点
总烃较 商，２ ＜ Ｌ ｃＨ２ ５ 总 烃 高 ， ＞ Ｌ Ｌ， Ｃ Ｈ Ｃ Ｈ ５ ／ 但 ２ ２未 构 成 总烃的主要成分 含量较高
【 １ ≥８ ２ ０
（） ２
总之 ， 由于故障分类本身存在模糊性 ， 每一组编 码与故障类型之间也具有模糊性 ， 传统 的特征气体 法 和三 比值 还未 能包括 和反 映变压 器 内部 故障 的所
有形 态 ， 以它还在 不 断发展 和积 累经验 ， 继续 进 所 并
Ｃ 超标 时 的隶属度 函数为 ： ：
压器 油 中的气体 对 比率而不 是绝对 数 比关键 气体 法
进了一步。典型地 ， 要使用三到四对比率 ， 以保证精 度 ， 表 ２ 见 。

变压器油中溶解气体监测方法及故障分析摘要：通过分析变压器油中气体稀释的原因发生，必须测试变压器油中的稀释气体，并进行适当的气体分析，以了解到变压器内部缺陷发生的原因。

变压器油溶解气体后需要在不会损坏电源的情况下准确快速的检测早期错误，并且及时的故障原因进行分析，确定适当的预防措施。

本文分析了变压器油中气体的主要特征成分并对变压器油中溶解气体在线监测技术的研究现状和故障原因。

关键词：变压器油；溶解气体；监测方法；故障分析随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高和能源需求的增加，这些都是主要的社会问题，发电厂也在承受着巨大的供电压力。

这个问题必须通过科学和技术的进步尽快解决，优化发电，提高管理能力，满足人们的能源需求。

在正常操作条件下，设备发生故障的问题也经常发生。

然而，就会给人们的正常生活产生一定的影响，变压器的运行也会带来负面影响。

电力变压器是发电厂运行中最重要的工具之一。

变压器通常是故障主要是由变压器油引起的，如果变压器油有问题，操作人员必须尽快发现并解决这个问题，以确保变压器能在不影响正常供电的情况下尽快工作。

因此，对变压器油的状态进行监测和分析产生故障原因都具有重要价值。

一、变压器油中溶解气体的监测方法原理（一）油变压器中气体分析的定义。

监测变压器绝缘的方法是在变压器油中稀释气体分析常用的方法，这在变压器试验程序中是广泛而有效的。

用色谱法对变压器油中的气体成分进行分析，通过变压器油中溶解气体的含量，找出引起内部误差的相应原因；是的为了评估变压器油误差的来源。

这个测试是分析气体的组成和含量，并保持评估功能障碍。

其特点在于，它可以根据变压器的大致位置、类型和误差焦点，在早期阶段对变压器内部的错误情况进行评估和诊断，并实时有效地识别出变压器油的潜在缺陷。

（二）变压器油中气体分析原理。

变压器油中稀释气体的多少是指变压器气体成分中溶解在变压器油中的气体。

其主要来源是变压器油在正常工作时排出的废物气体、自然界气体在油中的融入、变压器油的失效以及变压器因维护、材料不同而产生的各种气体。

变压器油中溶解气体的分析与故障判断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≤0.10.1＜CH4/H2＜1C2H4/C2H6＜1时，属变压器已正常老化。

(2)C2H2/C2H4≤0.1CH4/H2＜0.10.1＜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。

高麓放 电
质绝 缘块 、ｔ簿 掏是薮 台处 ． 疑绕姐整 块的潜 强放 电。油 击穿 、选 邑 联
择 开关静 切新 电漶。
鼍部蓦麓量璃短路造成的闪培 ． 静嚣放电赡电蕾。鬣压对地、接头之
阙、竣■ 之闽 、蠢餐 与辐律之 阙 、铜揍与曩 ＃之 闫 、绕 组 与饿 芯之 闰
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由不完全浸渍、蔫港虞的纸、油的过饱和 ， 或垒艘造成的亮气空睦中
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芊良连接 形成 的不同 电位 嘻量 浮 电位造 蓐的火花 放 电艰 电 ． 可发 生 在 屡藏环 、绕组 中的檑 罄墁饼 阀或导体 阑 ， 及连绒
； ｔｌ￣ Ｋｔ ｓ ｔｔ 的故障 ， 并取得 了较大的成就 。 随着技术的发展 ，利用油中溶解气体来诊断变
（ ７ ０ Ｃ） ＞０
油箱和鹱芯上太的环羡 ． 油蔫麓束｛繁的磋墙过蔫、 形成一是的电 藩
饺芯 ■旯之 润的蛭 硌。
压器故障的方法 已经越来 越成熟 。 目前 ， 油中溶解气体分
目前 应 用 最 多 的 方 法 。但 是 ， 法 也 存 在 不 足 。针 对这 些 不足 ， 章 介 绍 了一 些 常 用 的 辅 助 判 断 方 法 ， 该 文 最后 ， 概
述 了几种 基 于 ＤＧＡ 的其 他 诊 断 方 法 。
关键 词 ： 变压 器 ； 障诊 断 ； 中溶 解 气体 分 析 故 油 中 图 分 类 号 ： Ｍ ０ Ｔ ４７ 文献标识码： Ａ 文 章 编 号 ：０６ ８３ （００ １— １ １０ １０ — ９７ ２ １） ２ ０ Ｉ— ３
因此 目前 是 我 国 电力 企业 变 压器 故 障诊 断 的主 要 方 法 之

应用油中溶解气体分析法判断变压器故障变压器是电能传递与转换的一种重要设备，它在电力系统中起着极其重要的作用。

但是，随着使用年限的增加，变压器也会出现各种故障。

其中液体绝缘材料的状态是变压器正常运行的重要指示器。

应用油中溶解气体分析法可以判断变压器的故障情况，为维护设备安全运行提供依据。

油中溶解气体分析法是目前判断变压器绝缘状态最常用的方法之一。

变压器运行过程中，由于内部异常绝缘断裂、局部放电、过负荷及局部热失控等原因，会产生一定的气体，这些气体被溶解在绝缘油中，这些气体被捕获并检测的技术被称为油中溶解气体分析法。

这些气体信息的分析可以揭示变压器绝缘状况及决定变压器是否存在故障。

在油中溶解气体分析法中，我们通常关注变压器油中的以下五种气体：1. 氢气(H2)：当局部放电或气泡击破时，沿着油的阙气泡内的气体即替换而来，首先生成的气体就是氢气。

氢气信号大，发现氢气，则表示发生的故障比较严重。

2. 一氧化碳(CO)：一氧化碳是由于铁芯有局部加热，有机物和绕组绝缘材料在接触到高热，或生成铁芯终末制造时操作错误等情况下产生的气体。

一氧化碳量超过60ppm就表明变压器存在故障。

3. 甲烷(CH4)：甲烷是绝缘油中一种常见的气体，主要源于绝缘油中的有机材料的分解，也可以因为绝缘材料的老化，导致油中甲烷含量增加。

当甲烷含量超过400ppm时，表示变压器可能存在绝缘老化和变质的情况。

4. 乙烯(C2H4)：乙烯产生于局部放电、油渍和热分解，是判断变压器是否存在放电和绝缘老化的一个重要指标。

当乙烯含量超过100ppm时，说明变压器中存在可能导致故障的问题。

5. 硫化氢(H2S)：硫化氢的产生通常是由于环境污染物质进入变压器中，同样也可以是变压器油渍里小量的硫化氢分解产生。

硫化氢含量超过10 ppm就表明变压器存在与液体有关联的故障的情况。

由此可见，油中溶解气体分析法是一种很有效的方法，可以判断变压器是否存在故障，可以及时解决问题，保障设备的正常运行。

１变压器内部故Leabharlann 障类型与油 中气 体含量 的 关 系
２ ． ２三比值 法的原理 通 过大量 的研究证 明， 充油 电气设备 的故
允 油电气设 备 内部故 障模 式 主要足 机械 、 热和 电 种类 型。 热 性故 障是由于有效热应力所造 成 的绝缘 加速劣 化。实验研 究及实践表明， 当故障点温度 较低 时油 中溶解 气体的组成 主要是 Ｃ 随着 Ｈ 温度 升高， 率最 大 的气体 依次是 Ｃ ２ 产 Ｈ、 Ｈ、 Ｃ ＣＨ、２ 由于 ｃＨ 部稳定’ Ｈ。 Ｃ 在一定的温度下极 易分解 为 ｃＨ 态）ｃＨ 气态）Ｈ 气 态） 。 ＝ ： ＋ ， ， 冈此 通常油 中 ＣＨ 的含量小 于 Ｃ 并且 ｃＨ 与 Ｈ ， Ｈ 总是相伴而牛 。 电弧放 电又称 高能放 电。当变压器 内部 发 牛电弧放 电故 障时， 中溶解 的故 障特 征气体主 油 要是 ＣＨ 、 苴次 是大量的 ｃＨ 、Ｈ 在变压 ’ Ｈ ２ Ｃ 器 内部发 牛 电弧 放 电时 ， 一般 ｃ 占总烃 的 ２ ％ ７ ％， ０ ～ ０ Ｈ 占氡 烃的 ３ ％ ９ ｖ ０ － （ ， 多数情况 ￣ 绝大 下 ｃＨ 高于 ｃ ： Ｈ 在涉及 固体 绝缘 时， 瓦斯气 体 和油 中气体 的 Ｃ Ｏ含量较 高 。当油中气体 组分 中 ｃＨ 含量 占主要成分 且超标 时 可能是变 很 ＿ 器绕组断路 或分接开关 切换产生弧 光放电所 ｒ ｆ ｉ 致； 如果其他成分 没有超标， ＣＨ 超标 且增长 而 ２， 速度较 陕， 可能是变压器 内部存 存高能放电故 则 障 。 变压器 内的 固体绝缘 材料 中发生 高能量 电弧放 电时不 仅产生的 Ｃ Ｃ Ｏ、 Ｏ 较多， 而且因 电 弧放电的能量 密度高 ＇ 在电场力作用下 会产生高 速电 子流，㈣体绝缘 材料遭受 这些 电子轰 击后 ， 将受钊严重破坏 。火花放 电一般 足低能量放 电， 即一种 间隙性 放电故 障。当变压器 内部 发生火 化放电时， 油中溶解气体的特征气体 以 ＣＨ 、 ２ Ｈ 为主， 障能量小 ， 总烃 含量 不岛， 油 中 故 一般 但 溶解的 ＣＨ 存总烃 中所 占比例可达 ２％ ９ ％ ２ ５ ～０ ， ｃ Ｈ 含量约 占总烃 的 ２ 以 下』 ４ ％ ０ ｛ 占氢 烃总量 的 ３％以上 。当 Ｃ ４和 Ｈ 的增长不能 忽视时， ０ Ｈ 如果接着 义出现 ｃＨ 的 情况， 时可能存在 着 这 由低能放电发展成高能放 电的危 险。 局 部放 电产 牛气体 的特征，主要依 放 电能 量 密度 不同而不同 散 烃总量不高 。其 主要 成 分 足氢气 次足甲烷。通 常氢气 占氢烃 总量 的 ９ ％以上， ０ 甲烷与烃 总量之 比大干 ９ 。当放 电 ％ ０ 能量密度增高时也可 以出现 乙炔 但 乙炔在烃 总 量 中所 占的 比例一般不超过 ２ 这是 与上面两 ％。 种放 电现 象区别的主要标志 。 ２以汕 中特征气 体组分含量 为特征量 的故

体 ）中 的 比率 为 ５ ．％。 因此 ，ｃＨ 、Ｈ 为 主 要特 １１ ２
征气 体 。ＧＢＴ ７ ５ １２ ０ 对 开 放式 变 压 器 的 注 意 ／ ２ ２ ０ １
运措 施 是正 确及 时 的 。 （ ）油 中烃 类气 体 的关 系 可 作 为诊 断 的参 考 。 ２ 在 ２ １ 年 ８月 ２ 日对 ｓ １ ０１ ９ ｓｎ ９电力 机 车变 压 器 油 ０ 的溶 解 气 体 分 析 数 据 中 ，尽 管 特 征 气 体 未 达 到 注
从 表 ２中可 以看 出 ，ｃＨ 在 烃 类 气 体 的产 气 ２
可避 免 。 因此 ，对这 台变 压器跟 踪 时 间的选择 和停
速率位居第一 ，ＣＨ 、Ｈ 含量之和在可燃气体 （ ２ 国 外将 Ｈ 、Ｃ Ｏ、Ｃ 为 可 燃气 Ｈ 、ＣＨ 、ＣＨ 、ＣＨ 称
生 了很 大 变 化 ，尤 其 是 电弧 放 电 的特 征 气 体 ＣＨ 、 Ｈ： 急剧 增 长 ，这 与 变压 器 解 体 检 查 时 牵 引 绕 组 烧 损 严重 的情 况 吻合 。显然 ，这 一 故 障具 有 突 发性 。 回顾 此 实例 ，如 不及 时停 运此 电力 机车 ，完 全有 可 能 出现 响 不
意值 ，但 由于 ＣＨ 的出现 ，及其在烃类气体 中排 ： 列第 ３位 ，因此 进 行 了跟踪 分 析 。在 ２ １ 年 ９月 ０１
７日的检 测 数 据 中 ，虽 然 通 过 三 比值 、产 气 速 率 的计 算 能 够说 明故 障 的类 型及 性 质 ，但更 为简 单 、 直 观 的 是 ＣＨ 在 烃 类 气 体 的排 列关 系 中 已达 第 １ ： 位 ，可 以 此 作 为 诊 断 变 压 器 内部 故 障 性 质 的参 考 依据 。 （ ）多 电气 设 备 共 油 箱 的 诊 断 问题 及 检 查 。 ３ ｓ 电力 机车 主变 压器 共油 箱 电气设 备计 １台 （ ｓ ０ 不 包 括 潜 油 泵 和 油 流 继 电 器 等 设 备 ） 变 压 器 油 在 。 充油 电气 设备 中完 成循 环散 热 的同 时 ，也成 为 运行 状 态信 息 的载体 ，任一设 备 出现故 障时都 能改 变油 中溶解 气体 组分 及含 量 ，由此 也带 来故 障点 的不 确 定 性 。 因此 ，凡 是参 与油 循环 的电气设 备都 是诊 断 对 象 。 当设 备需 要停 运检 查 时 ，为 减轻 工作 量 ，应 采 取 先 外部 （ 潜 油 泵 ） 如 、后 内部 ，先 简 单 （ 电抗 如 器） 、后 复 杂 的原 则 ［ ，这样 可 达 到事 半 功倍 的效