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变压器油中溶解气体的监测与诊断

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高压电力设备在线监测技术 第7章 变压器油中溶解气体监测与诊断

高压电力设备在线监测技术 第7章 变压器油中溶解气体监测与诊断

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100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO
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63
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行 故 障 诊 断 的 方 法 。 它 们 分 别 是 CH4/H2 、 C2H6/CH4 、
C2H4/C2H6和C2H2/C2H4。研究表明，乙烷与甲烷的比值只能 反映油纸分解的极有限的温度范围，对进一步的故障识别帮
助不大，所以在后来的 IEC 标准中已将此比值删去，而改用
的三比值法被认为是最为简明的解释，这些比值将已知故障 按从早期故障到重大故障的顺序作了合理的排列。 IEC三比值法一直是利用DGA结果对充油电力设备进行 故障诊断的最基本的方法。
变压器油中溶解的各种气体成分的相对数量和形成速度 主要取决于故障点能量的释放形式以及故障的严重程度，所 以根据色谱分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常， 推断故障类型及故障能量等。
1973年Halstead对油中分解的碳氢气态化合物的产生过 程进行了热动力学理论分析，认为对应于不同温度下的平衡 压力，一种碳氢气体相对于另一种碳氢气体的比例取决于热 点的温度。不同裂解能量作用下，油中烃类裂解产物出现的 顺序为：烷烃─烯烃─炔烃─焦炭。 这一结论被后来进行的大量模拟试验所证实。 Halstead假说是应用油中溶解气体比值法诊断设备故障 类型并估计热点温度的理论基础。根据这一假设，随温度的 变化，故障点产生的各气体组分间的相对比例是不同的。

变压器油中溶解气体的检测与分析方法研究

变压器油中溶解气体的检测与分析方法研究

变压器油中溶解气体的检测与分析方法研究变压器作为电力系统中重要的设备，其正常运行对于电力的传输和供应至关重要。

然而，长时间运行会导致变压器内部变压器油中溶解气体的积累，这些气体的存在会对变压器的性能和安全性造成潜在的威胁。

因此，实施变压器油中溶解气体的检测和分析非常重要，以便及时采取适当的措施来确保变压器的正常运行和延长其使用寿命。

在变压器油中，常见的溶解气体包括乙烯、丙烯、甲烷、氢气和二氧化碳等。

这些气体的积累会导致油的电气性能下降、气体放电和腐蚀等问题。

因此，对变压器油中气体的检测和分析需要选择合适的方法和技术。

一种常用的检测方法是气体色谱法。

该方法通过将变压器油样品注入到气体色谱仪中，利用不同气体成分在色谱柱中的分离特性，通过检测每个组分的峰值强度和面积来确定其中的气体成分。

这种方法具有灵敏度高、分析速度快、结果可靠等优点，因此被广泛应用于变压器油中气体的检测与分析。

除了气体色谱法，还有其他一些常用的检测方法，如红外光谱法、质谱法和气体释放分析法等。

红外光谱法通过检测变压器油中气体分子吸收红外光谱的特性来确定其成分，具有高效、非破坏性等特点。

质谱法则是利用质谱仪检测变压器油中气体成分的质量谱图，可以提供更加准确的分析结果。

而气体释放分析法则是通过加热油样品，观察油样的气体释放情况，从而确定其中的气体组分。

这些方法各有特点，可以根据实际需要选择合适的方法进行检测和分析。

此外，值得注意的是，变压器油中气体的检测与分析不仅需要选择合适的方法，还需要严格的实验条件和仪器校准等措施来确保结果的准确性和可靠性。

此外，在实际应用中，还需要对变压器油中气体的相对含量、变化趋势和对变压器的影响等进行深入分析。

通过对变压器油中溶解气体的检测和分析，可以帮助检测人员及时发现潜在的问题，并采取相应的维护和保养措施，以确保变压器的正常运行和稳定性。

综上所述，变压器油中溶解气体的检测与分析是确保变压器正常运行和延长使用寿命的重要工作。

变压器油中溶解气体的监测与诊断

变压器油中溶解气体的监测与诊断

注意值不是划分设备有无故障的唯一标准，当气体浓度达到 注意值时，应进行追踪分析、查明原因。
第二节 不同状态下油中气体含量 三、故障类型与油中气体的关系
①、热性故障 热性故障是由于有效热应力所造成的绝缘加速劣化，具有 中等水平的能量密度。产生热性故障的原因有：导线过电流； 铁芯局部短路、多点接地，形成环流；分接开关接触不良；接 线焊接不良；电磁屏蔽不良，使漏磁集中；油道堵塞，影响散 热等。 当固体材料局部过热时，会产生大量CO和CO2，且CO/CO2 ＞10；当油局部过热时，会产生大量乙烯和甲烷，随着温度升 高，则乙烷和氢增加；当油严重过热时，才产生少量乙炔。
C
H H C
C
H H
C
H H
C
H H
乙烷
变压器油
H H和溶解 一、气体的产生
2、故障的化学特性
H C
H
H C
H H C C
H H C C
H H C C
H H C C
H C H
C
乙烯 H H H
H
H 氢气 H
变压器油
H
H H
H H
H H
H H
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
5、变压器的老化与故障模型
绝缘纸的聚合度 (DPv)



聚合度是指一个链上葡萄糖分子的平均数 新纸: 800-1000 units/chain, DPv = 800-1000 当绝缘纸的 DPv 为200时, 它就变得易碎且不能承 担运行压力
第一节 油中气体的产生和溶解 二、气体在油中的溶解
C C
H
C H H
H

变压器油中溶解气体检测

变压器油中溶解气体检测

变压器油中溶解气体检测一、油中溶解气体检测的意义及原理1.油中溶解气体检测的意义电力变压器是电网的核心设备，其运行可靠性影响着电网的安全稳定。

大多数变压器故障都是由内部局部微小缺陷逐步演变形成的。

变压器构造为结构复杂的全密封箱体，其内部缺陷难以通过外部测量手段监测，但其导致的放电或过热现象，不同程度上均会导致变压器绝缘油及绝缘纸等固体绝缘材料发生一系列化学反应，生成不同类型的故障特征气体，并溶解于变压器油中。

如同诊断人体疾病最常用的“验血”手段，通过对油中溶解特征气体浓度及比例的检测或监测，可及时发现变压器大部分内部隐患和缺陷。

常用的变压器油中溶解故障特征气体主要为氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）七种。

2.油中溶解气体检测方法常用的多组分气体检测方法主要包括气相色谱法、光声光谱法、电化学传感器法、半导体传感器法等。

气相色谱法通过气相色谱检测器测量油中溶解气体的浓度，其具有技术成熟度高、测量灵敏的优势，但存在需要更换载气、色谱柱的问题；光声光谱法属于一种光学气体检测方法，其具有测量周期短、无需载气、维护量少的优势，但存在国产化程度低的问题，且部分气体（如乙炔）检测灵敏度仍有待提升。

电化学传感器法与半导体传感器法检测原理类似，均是通过待测气体改变传感器/半导体本身的特性后产生的电流信号来测量气体浓度，均具有灵敏度高、成本低的优点，但都同样存在气体间交叉干扰的影响，且长期可靠性较差。

目前常用于在线监测的油中溶解气体检测装置主要采用了气相色谱与光声光谱技术。

气相色谱技术成熟度高，主要零部件实现了全国产化，具有价格优势；光声光谱技术具有检测周期短、维护量少的优势，入网率逐年上升，但由于其主要核心部件（光源、麦克风）仍依赖进口，导致其成本较高，价格较贵。

二、油中溶解气体在线监测装置入网检测目前，油中溶解气体在线监测装置在变压器状态监测中具有广泛的应用，但变压器运行环境复杂，如何保持油中溶解气体在线监测装置在运行中的测量准确性（精度）是面临的一大难题。

变压器油中溶解气体分析与诊断

变压器油中溶解气体分析与诊断

变压器油中溶解气体分析与诊断摘要变压器在线监测及故障诊断技术，对提高电力系统的安全稳定性具有十分重要的意义。

其中基于油中溶解气体分析的在线监测技术是变压器在线监测中最普遍，也是最重要的技术。

目前己投入使用的油中溶解气体在线监测系统普遍存在一些不足，如检测气体种类少、准确度及精确度不高、体积大、成本高等。

本文对变压器油色谱在线监测及故障诊断系统进行了研究，分析了其它色谱在线监测方法的种种不足，对其进行了改进，设计了一套变压器油在线监测系统，能够及时、准确地监测变压器油中溶解的各种特征气体，实时地反映设备的运行状态，并对故障诊断算法进行了仿真。

在获得真实可靠的监测数据的基础上，建立了一个诊断模型，并对该模型进行了仿真，仿真结果表明三比值法、四比值法等故障诊断方法有一定的优越性，能够比较准确地定性和定量地对故障做出判断，为电力运营部门提供有用的决策依据。

分析了变压器油中溶解气体的发展变化规律，研究了变压器油中溶解气体和故障类型之间的关系。

对常用的三比值模型进行深入研究，总结了各种模型的特点和适用范围。

论述了用三比值进行变压器油中溶解气体分析，诊断和预测变压器故障的有效性和可行性。

关键词：变压器油中溶解气体在线监测故障诊断目录第一章绪论 (4)1.1变压器 (4)1.1.1变压器的分类 (4)1.1.2电力变压器的选型原则 (6)1.1.3变压器的作用及其意义 (13)1.2变压器油 (14)1.2.1变压器油简介 (14)1.2.2变压器油国内外发展现状 (15)第二章.变压器油中溶解气体分析与诊断 (17)2.1.利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化 (17)2.2.利用mL(CO2+CO)/g(纸)诊断变压器绝缘寿命 (19)2.3利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化 (20)2.3.1概述 (20)2.3.2.油中糠醛含量测试方法 (21)2.3.4利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命 (23)2.4固体绝缘老化的综合诊断 (29)3 变压器油的运行维护 (30)3.1变压器油的选择 (30)3.1.1变压器油的质量标准 (30)3.1.2变压器油在低温下的特性 (31)3.2 混油、补油和换油 (33)3.2.1 混油和补油 (33)3.2.2换油 (34)3.3 运行变压器油的防劣措施 (36)3.3.1 隔膜密封装置 (36)3.3.2 净油器 (37)3.4 变压器油的金属减活（钝化）剂 (42)4变压器故障原因分析与处理 (45)4.1变压器内部故障 (45)4.1.1内部故障诊断 (45)4.2 变压器油渗漏油的危害和原因分析 (48)4.2.1变压器渗漏油的危害 (48)5变压器油中溶解气体分析与诊断 (51)5.1利用气象色谱分析检测变压器内部故障的原理 (51)5.1.1 油中溶解气体与变压器内部故障的关系 (51)5.1.2气相色谱分析原理 (52)5.2 变压器内部故障诊断 (53)5.2.1 诊断程序 (53)5.2.2有效故障判定 (54)5.2.3 故障类型诊断 (56)5.2.4 故障状态诊断 (57)5.3变压器油中气体总含量测定 (61)5.3.1概述 (61)5.3.2 油中含气量测定方法 (62)5.3.3 判断标准 (63)5.4.1 油中氢气在线监测装置 (64)5.4.2 油中溶解气体在线监测装置 (65)英文文献 (67)中文文献 (82)结论 (88)变压器油中溶解气体分析与诊断第一章绪论电力变压器可以：1、传输和分配电能。

第6章 变压器油中溶解气体的监测与诊断1

第6章 变压器油中溶解气体的监测与诊断1

第一节 油中气体的产生和溶解 二、气体在油中的溶解
气体在油中的溶解度和温度有关
溶解度低的气体随温度上升而基本不变。 溶解度低的气体随温度上升而基本不变。 溶解度高的气体随温度上升而下降。 溶解度高的气体随温度上升而下降。
第一节 油中气体的产生和溶解 二、气体在油中的溶解
气体在油中的溶解过程
若产气速率很慢， 产气速率很慢，则热分解产生的气体仍以气体分子形态扩 散并溶解于周围油中， 散并溶解于周围油中，只要油中气体尚未达到饱和， 只要油中气体尚未达到饱和，就不会 有自由气体释放出来。 有自由气体释放出来。 若故障存在时间较长， 若故障存在时间较长，油中气体已达到饱和， 油中气体已达到饱和，即会释放出自 由气体， 由气体，进入气体继电器中。 进入气体继电器中。
第二节 不同状态下油中气体的含量 三、故障状态下
3. 受潮 当变压器内部进水受潮时
油中水份和含湿气的杂质易形成“小桥”，能引起局部放电 而产生H2；同时水份在电场作用下的电解作用和水与铁 的化学反应， 因此受潮设备中H2在氢 的化学反应，也可产生大量H2。因此受潮设备中 烃总量中占比例很高。 烃总量中占比例很高。 若局部放电和受潮同时存在， 若局部放电和受潮同时存在，由于二者的特征气体基本相 同，故单靠油中气体分析结果尚难加以区分。 故单靠油中气体分析结果尚难加以区分。必要时要根 据外部检查和其它试验结果（ 据外部检查和其它试验结果（如局部放电测量和微水分 析）加以综合判断。 加以综合判断。
第六章 变压器油中溶解气体的监测与
诊断技术
油中气体的产生和溶解
不同状态下油中气体的含量 离线式油中溶解气体的色谱分析 变压器油中溶解气体的在线监测 油中溶解气体分析与故障诊断
第一节 油中气体的产生和溶解

变压器油中溶解气体在线监测的应用及故障诊断

变压器油中溶解气体在线监测的应用及故障诊断摘要：变压器是电站的主要变电设备，处于长期运行中，变压器中油中溶解气体在线监测通过分析溶解气体中和有利气体的溶度，判断变压器实时运行状况，以便进一步诊断变压器故障。

从而保证变压器处于稳定运行状态。

关键词：油中溶解气体；在线监测；诊断前言华光潭梯级水电站地处于浙江省杭州市临安区龙岗镇，位于分水江干流昌化江上游巨溪上，电站总装机容量85MWp，其中一级电站装机2×30MW，二级电站装机2×12.5MW，于2005年10月安全竣工并网发电。

该电站是目前杭州地区电网最大的水电站，也是杭州地区电网的黑启动电源。

华光潭一、二级电站是三相油浸自冷双绕组无载调压变压器，一级站主变型号为S9-8000/110，二级电站主变型号为S9-31500/110。

1变压器油中溶解气体在线监测原理变压器油中气体监测采用色谱分析原理，应用动态顶空脱气技术和高灵敏度微桥式检测器等，实现对变压器油中七种组分和总烃的全检测。

通过微桥式热导检测器及各类传感器，对变压器油中溶解气体及微水含量进行现场数据采集，通过A/D转换成数字量，再经数据处理模块进行数据运算及处理，接入主控板进行分析、传输等，同时可通过无线、以太网、RS-485等通讯方式与局域网互联，采用TCP/IP通讯协议、遵循IEC61850协议接入综合在线监测系统进行监控处理。

图1：系统原理图2变压器油中溶解气体在线监测2.1油气分离技术变压器溶解气体检测中，关键的是油中析取气体。

变压器油中溶解气体在线监测油气分离模块，对油中溶解的七种和总烃进行在线自动分析，同时不能对变压器油箱中的其余油品产生污染。

油气分离模块，油气平衡过程一般较短，通常情况下小于24小时，为避免设备运行过程中出现异常情况，需要在线监测系统自行看护。

另外变压器油中溶解气体在线监测，还应当关注保障油气分离的关键元件使用寿命问题。

在线监测设备采用的油气分离技术动态顶空式分离技术。

变压器油中溶解气体的检测


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6.1.3 油中气体分析与故障诊断
1. 是否存在故障的判断
（1）阀值判断法 将油中溶解各气体的浓度与正常极限注 意值作比较，可以判断变压器有无故障。
表6-3 变压器油中溶解气体的注意值（220kV及以下）μL/L
气体组分
H2 C2H2 C1+C2
含量 330kV及以上 150 1 150 220kV及以下 150 5 150
。
可见，固定相对气体组分的分离起着决定性的作用，不 同性质的固定相适应不同的分离对象，应根据分离对象来选 择固定相的材料。常用的固定相材料有活性炭、硅胶、分子 筛、高聚物，主要性质如表6-2所示。
表6-2 油中气体分析用色谱柱的部分固定相材料
柱 长 1m 1m 2m 1m 4m 载 气 N2 Ar H2 N2 N2
C2H4，而放电性故障主要 的特征气体是C2H2和H2， 为此可以采用CH4/H2来区 分是放电故障还是过热故 障。
6-4 CH4/H2与故障类 型关系
国际电工委员会和我国国家标准推荐CH4/H2、 C2H4/C2H6、C2H2/C2H4三个比值来判断故障的性质。 C2H2/C2H4编码决定故障的类型:“0”代表过热故障， “1”代表高能放电故障，“2”代表低能放电故障。
表6-8 改良三比值法的编码规则
特征气体的比值 <0.1 0.1~<1 1~<3 ≥3 0 1 1 2
比值范围编码
C2H2/C2H4
CH4/H2
1 0 2 2
C2H4/C2H6
0 0 1 2
（3）其他故障诊断法 除了特征故障气体法和三比值法，还有立体图示 法、大卫三角法、四比值法等其他一些传统的故障 诊断法。近年来，数学工具开始广泛应用于故障诊 断，并建立了一些以人工智能为基础的故障诊断专 家系统。 实际应用中，由于变压器故障表现形式以及故 障起因均比较复杂，所以在进行故障诊断时，常常 综合利用多种方法以求得到尽可能准确的诊断结果。

3.1 变压器油中溶解气体的检测

表6-5 判断变压器故障性质的特征气体法 序号 1 2 3 4 故障性质 一般过热性故 障 严重过热性故 障 局部放电 火花放电 特征气体的特点 总烃较高，C2H2<5μL/L 总烃较高，C2H2>5μL/L，但C2H2未构成主要成 分，H2含量较高 总烃不高，H2>100μL/L，CH4占总烃的主要 成分 总烃不高，C2H2>10μL/L，H2含量较高
（2）根据产气速率判断 判断有无故障要将各组分 的气体浓度和产气速率结合起来，短期内各组分气 体含量迅速增加，但未超过规定的注意值也可判断 为故障。 绝对产气速率为每个运行小时产生某种气体的平 均值，计算公式为：
Ci 2 Ci1 G a t
（1）
相对产气速率为每个月（或折算到两个月）产生 某种气体的含量增加量的百分数的平均值，计算公式 为：
返回
3.1.2 油中溶解气体的在线监测
变压器油中溶解气体在线检测根据不同的原则 可以分为不同的种类。以检测对象分类可归结为以 下几类： 测量可燃性气体含量（TCG），包括H2、CO和各 类气体烃类含量的总和 测量单种气体浓度 测量多种气体组分的浓度
油中溶解气体在线检测装置主要由脱气、混合气体分 离及气体检测三大部分组成。
价格 低 较高
结构 简单 复杂
抗污染 性 一般 不存在
真空泵
毛细管柱 血液透析装置 中空纤维装置
短
短 短 短
一般
好 好 好
高
较高 高 高
复杂
简单 复杂 复杂
不存在
差 差 差
目前典型的吹气方法有三种：载气洗脱法、空气 循环法和比色池法，其基本原理是采用吹气方式将溶 解于油中的气体替换出来，使油面上某种气体的浓度 与油中气体的浓度逐渐达到平衡。 抽真空法主要包括波纹管法和真空泵脱气法。

变压器油中溶解气体的检测与分析方法探索

变压器油中溶解气体的检测与分析方法探索引言：变压器是电力系统中重要的电力设备之一，在运行过程中变压器油作为冷却介质和绝缘材料起着关键的作用。

然而，长期以来，变压器油中溶解气体的生成和积聚一直是变压器运行中的一个难题。

溶解气体的存在会导致变压器油的劣化，甚至引发油介质击穿，对变压器的正常运行带来威胁。

因此，对变压器油中溶解气体的检测与分析方法进行探索具有重要意义。

正文：一、溶解气体的生成机理变压器油中溶解气体的生成主要与以下几个因素相关：油质的选择、油箱封闭程度、变压器工作温度和质量等级。

1. 油质的选择变压器油可分为两类：矿物油和合成油。

矿物油来源于石油提炼，含有较高的芳香烃，易于溶解气体。

而合成油则基本不含芳香烃，溶解气体的能力较差。

2. 油箱封闭程度油箱的封闭程度决定了油中溶解气体的生成速度。

封闭程度较高的油箱能够减少外界气体的进入，从而降低溶解气体的生成。

3. 变压器工作温度变压器工作温度越高，油中溶解气体生成的速度越快。

高温会促进气体从固体、液体进入变压器油的过程，进而增加溶解气体的数量。

4. 质量等级变压器油的质量等级直接影响油中溶解气体的含量。

较高等级的变压器油中溶解气体含量较低，因为在生产过程中会有更严格的气体抽取和处理措施。

二、溶解气体的检测方法1. 溶解气体浓度的现场检测方法现场检测方法主要基于变压器运行时油中溶解气体的示值。

常用的现场检测方法有油中溶解气体百分含量的测定和油中气体含量的计算方法。

（1）油中溶解气体百分含量的测定油中溶解气体百分含量的测定通常采用气体色谱法。

该方法通过将变压器油样品中的溶解气体进行分离和检测，通过测定峰高峰面积或峰面积百分比的方法来确定不同气体成分的含量。

（2）油中气体含量的计算方法油中气体含量的计算方法根据变压器油的颜色和油中溶解气体的浓度之间存在的关系，通过颜色标度来估计溶解气体的含量。

2. 溶解气体种类的检测方法溶解气体种类的检测方法主要用于确定变压器油中气体组分的种类和含量。

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第二节 不同状态下油中气体含量 三、故障类型与油中气体的关系
+
HOH
+
HOH
+
CO
80 °C - 300 °C
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
5、变压器的老化与故障模型 当纤维素结构被破坏时所产生的气体
一氧化碳 CO
产生的故障气体
二氧化碳 CO2
100
200故障点25温0 度
300 (C
)
400
500
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
50 绝缘纸的劣化
45
纸中水分的影响 5%
4%
40
3%
2%
35
1%
30
IEEE®
Kraft 0.5% Water
25
20
15
10
5
0
80
90
100
110
120
130
140
绕组热点温度 °C
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
5、变压器的老化与故障模型
绝缘纸的氧化
变压器的油绝缘系统和纸绝缘系统因氧化作用而劣化 绝缘纸的氧化会产生水，CO和CO2 氧化作用会加速绝缘纸的老化
HH H
乙烷
变压器油
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
2、故障的化学特性
HH
HH C C
乙烯
H HH H H HH HH H
C HC
C C
C C
C C
CH C
H H HH HH H H HH H
H 氢气
变压器油
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
2、故障的化学特性
H C
C
H HH H H HH HH H
色谱法中，将上述起分离作用的柱称为色谱柱，固定在柱内 的填充物（如碳酸钙）称为固定相，沿固定相流动的流体（如石
油醚）称为流动相。
用液体作为流动相的色谱法称为液相色谱法,用气体作为流动相的 称为气相色谱。固定相可以是固体或载附在惰性固体物质(担体)上的液 体(固定液)。色谱法可以有不同的分类. 例如: 气相色谱(GC)
）
g
第一节 油中气体的产生和溶解 二、气体在油中的溶解
▪各种气体在矿物绝缘油的溶解度和温度有关。
▪溶解度低的气体如H2、CO、N2随温度上升而增加 ▪CH4和溶解度高的CO2、C2H2、C2H4、C2H6等则随温度上升而下降。
第一节 油中气体的产生和溶解 二、气体在油中的溶解
当变压器内部存在潜伏性故障时，若产气速率很慢则热分解产生 的气体仍以气体分子形态扩散并溶解于周围油中，只要油中气体尚 未达到饱和，就不会有自由气体释放出来。若故障存在时间较长， 油中气体已达到饱和，即会释放出自由气体，进入气体继电器中。 若产气速率很高，热分解的气体除一部份溶于油中外，还会有一部 份成为气泡，气泡上浮过程中把溶于油中的氧、氮置换出来，置换 过程和气泡上升速度有关。故障早期阶段，产气量少，气泡小，上 升慢，与油接触时间长，置换充分，特别对于尚未被气体溶解饱和 的油，气泡可能完全溶于油中，进入气体继电器内的就几乎只有空 气成份和溶解度低的气体如H2、CH4，而溶解度高的气体则在油中 含量较高。
用于沸点较低(<400℃)、具有较高热稳定性、分子量较小(<400)的 有机物的分离。流动相是气体,而固定相通常是附着于担体上的固定液 或固体吸附剂。 高效液相色谱(HPLC)
一种利用高压泵以增加分离效率的液相色谱. 液相色谱(LC)
用于在溶液里分离包括金属离子和有机化合物的分析物。其流动相 为溶剂,固定相为吸附于担体表面的流体、固体或离子交换树脂. 体积排阻色谱(SEC) 称作凝胶渗透色谱(GPC),流动相是溶剂,而固定相是一些多孔性物质。 薄层色谱(TLC)
将吸附剂研成粉末,再压成或涂成薄层,然后与纸色谱类似的方法分 离样品,是一种简单快速的监测化学反应或有机化合物纯度的方法。
1952年，詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸 同系物并提出了塔板理论。1956年范第姆特总结了前人的 经验，提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程， 建立了初步的色谱理论。同年，高莱(Golay)发明了毛细管 拄，以后又相继发明了各种检测器，使色谱技术更加完善。 50年代末期，出现了气相色谱和质谱联用的仪器，克服了 气相色谱不适于定性的缺点。则年代，由于检测技术的提 高和高压泵的出现，高效液相色谱迅远发展，使得色谱法 的应用范围大大扩展。目前，由于高效能的色谱往、高灵 敏的检测器及微处理机的使用，使得色谱法已成为一种分 析速度快、灵敏度高气体的产生和溶解 三、气体在油中的损失
2、呼吸作用损失 变压器负载在一天内有规律的增减变化引 起变压油的呼吸作用也会使油中气体逸散而减少。
▪ 当油温上升时，开放式变压器油箱中含气的油到达储油柜与 油面空气相接触，为使油中气体含量和气相达到平衡而逸散 于油面上并呼出于储油柜之外。
▪ 当油温降低时，刚才进入储油柜的含气量已降低的油又流回 油箱，同时有相当量的新鲜空气吸入储油柜中，降低了油面 上气体的气相含量，从而又加速了储油柜油中溶解气体向气 相的释放。
第二节 不同状态下油中气体含量 二、油中溶解气体含量注意值
➢运行中的充油式设备油中溶解气体含量超过下表所列数值时， 应引起注意。
▪注意值不是划分设备有无故障的唯一标准，当气体浓度达到 注意值时，应进行追踪分析、查明原因。
第二节 不同状态下油中气体含量 三、故障类型与油中气体的关系
①、热性故障 热性故障是由于有效热应力所造成的绝缘加速劣化，具有中
1、吸附作用/因素损失 ▪ 变压器内部固体材料对气体的吸附会使油中溶解气体减少。
例如CO、CO2的结构类似于纤维素，故易为绝缘纸吸附， 而碳素钢则易吸附氢。 ▪ 在故障初期某些气体浓度较低可能因吸附所致。新投运的变 压器中CO、CO2、H2含量较高的原因可能是在干燥工艺过 程中为材料所吸附而在运行中又释放于油中。
▪ 有人在一天内油温变化10℃时对变压器油的呼吸作用进行实 测。发现一天内H2的逸散损失约为2.5％,CH4为0.7％，其它 烃类为0.2％。
第二节 不同状态下油中气体含量 一、新投运前后
➢变压器中主要气体是O2和N2，主要来源于制造和试验过程， 其它烃、H2等气体较少。对新投运的变压器油中气体含量一 般要求不超过下表的极限值。
第6章 变压器油中溶解气体的监测与诊断
➢目前，绝大多数大型电力变压器选用油纸或油和纸板组成的绝缘结构。
➢当变压器内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时均会产生各种气体。
▪当变压器正常运行或故障不太严重、产气量较少时，所产生的气体在油里经对 流、扩散，不断地溶解于绝缘油中。
▪当设备内部存在潜伏性过热或放电故障时，产气量就会增大，当产气率大于溶 解率时，就会有一部分气体进入气体继电器。
反之，若是突发性故障，产气量大，气泡大，上升快，与油接触 时间短，溶解和置换过程来不及充分进行，热分解的气体就以气泡 形态进入气体继电器中，使气体继电器中积存的故障气体反比油中 含量高得多，从而还可能引起报警，这也是油中溶解气体分析对发 现突发性故障不灵敏的原因。
第一节 油中气体的产生和溶解 三、气体在油中的损失
C C
C C
C C
CH C
H HH HH H H HH H
变压器油
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
2、故障的化学特性
HH
C HC
H H H HH HH H
C
C
C CH
C CCC
H HH H H HH HH H
C HC
C C
C C
C C
CH C
H HH HH H H HH H H HH HH H H
▪发热和放电的产生程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种 气体的比例关系也不相同，而与绝缘油的种类与牌号无关。
▪当变压器内部发生螺丝松动、导体接触不良等机械类故障或油中混入导电性杂 质等其它故障时，会导致变压器向发热或放电故障发展。
▪当固体绝缘发生故障时，CO和CO2会明显增长，但目前的统计资料还得不出规 律性的结论。
➢油中溶解气体的组分和含量可以作为反映充油式电力变压器绝缘故障的特征量。
第一节 油中气体的产生和溶解 一、气体的产生
1、绝缘油的3 个重要功能： ➢ 热量的交换
➢ 电绝缘
➢ 内部故障的传输媒介：气体，声学信号
在一般情况下,不同物质在不同的两相,即固定相和流动相中 具有不同的分配系数,当这些物质随着流动相移动时,它们在两相 中反复多次分配从而使各物质得到完全的分离,这种分离技术称 为色谱法,亦称作色层法或层析法。这种分离技术用于分析测定, 就是色谱分析。
等水平的能量密度。产生热性故障的原因有：导线过电流；铁 芯局部短路、多点接地，形成环流；分接开关接触不良；接线 焊接不良；电磁屏蔽不良，使漏磁集中；油道堵塞，影响散热 等。
当固体材料局部过热时，会产生大量CO和CO2，且CO/CO2＞ 10；当油局部过热时，会产生大量乙烯和甲烷，随着温度升高 ，则乙烷和氢增加；当油严重过热时，才产生少量乙炔。
1、气体含量很低时，气体全部溶于油中
2、产气率较高时，油中气体和油层上部气体达到动态平衡
式中：
Coi KiCgi
Co—i 在平衡条件下，溶解在油中组分i的浓度，ppm； Cgi —在平衡条件下，气相中组分i的浓度，ppm；
Ki —组分i的奥斯特瓦尔德系数。
K
液相中气体的浓度（CO）
气相中气体的浓度（C
5、变压器的老化与故障模型
绝缘纸的劣化
（温度的影响）
1000
900
绝缘纸的聚合度 DPv
800
700
600
500
400
300