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变压器油中溶解气体分析和判断导则

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专业资料 变压器油中溶解气体分析和判断导则

Guide to the ananlysis ａnd the

diagnosis of gases dissolved in

transformer oil

DL/T 722-2000

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专业资料

DL/T 722-2000

前言

分析油中溶解气体的组份和含量是监视充油电气设备安全运行的最有效的措施之一。利用气相色谱法分 析油中的溶解气体来监视充油电气设备的安全运行，在我国已有30多年的使用经验。自1986年以来，由原水利电力部颁发的SD187-86《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，在电力安全生产中发挥了重要作用，并积累了丰富的实践经验。随着电力生产的发展和科学技术水平 的提高，对所使用的分析方法和分析结果的判断及解释均需要加以补充和修订。1998年在广泛函调征求意见的基础上写出了征求 意见稿，于1998年11月召开全国围的讨论修订会，并组成标准起草小组，根据讨论会的意见，整理出初稿。1999年， 参考新出版的IEC60599-1999,又对上述初稿进行了反复的修改，并征求了有关专家的意见，制定了本导则。

本导则自生效之日起，代 替原水利电力部颁发的SD187-86《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。

本导则的附录A和附录B是标准 的附录。

本导则的附录C、附录D、附录E、附录F和附录G是提示的附录。

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专业资料 本导则由电力行业电力变压器标准化委员会提出并归口。

本导则起草单位：中国电 力科学研究院，省电力科学研究院，华东电力试验研究院、省电力科学研究院

本导则主要起草人：贾瑞 君、玉华、薛辰东、钱之银、士诚。

本导则由中国电力科学研究院负责解释。

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专业资料

DL/T 722-2000

目 次

前言

1、 围。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.。。。。。。。。。1

2、 引用标 准。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.1

3、 定 义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

4、 产 气原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

5、 检 测周期。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

6、 取 样。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

7、 从 油中脱出溶解气体。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7

8、 气 体分析方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9

9、 故 障的识别。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13

10、 故障类型的判 断。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15

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专业资料 11、 在气体继电器中的游离气体上的应 用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18

12、 设备档案卡 片。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18

附录A（标准的附录）样品的标签格 式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19

附录B（标准的附录）溶解气体分析档案 卡片格式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19

附录C（提示的附录）哈斯特气体分压－温度关 系。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21

附录D（提示的附录）标准混合气的适用浓 度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21

附录E（提示的附录）溶解气体分析解释 表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22

附录F（提示的附录）气体比值的图示 法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23

附录G（提示的附录）充油电气设备的典 型故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24

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专业资料

中华人民国电力行业标准

变压器油中溶解气体分析和判断导则

DL/T 722-2000

代替SD187-1986

Guide to the ananlysis ａnd the diagnosis

of gases dissolved in transformer oil

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1 围

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专业资料 本导则推荐了利用气相色谱法分析溶解气体和游离气体的浓 度，以判断充油电气设备运行状况及建议应进一步采取的措施。

本导则适用于充有矿物绝缘油和以纸或层压纸板为绝缘材料的 电气设备，其中包括变压器、电抗器、电流互感器、电压互感器和油纸套管等。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有 效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 7597-1987电力用油（变压器油、汽轮机油）取样方法

GB/T 17623-1998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法

DL/T 596-1996电力设备预防性试验规程

IEC 567-1992从充油电气设备取气样和油样及分析游离气体和溶解气的导则

IEC 60599-1999运行中矿物油浸电气设备溶解气体和游离气体分析的解释导则。

3 定义

本导则采用下列定义。

3.1 特征气体

对判断充油电气设备部故障有价值的气体，即氢气（H2）、甲烷（CH4）、 乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

3.2 总烃

烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙 炔含量的总和。

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专业资料 3.3 游离气3 游离气体

非溶解于油中的气体。

4 产气原理

4.1 绝缘油的分解

中华人民国经济贸易委员会 2000-11-03批准 2001-01-01实施

绝缘油是由许多不同分子量的 碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3*、CH2*和CH*化学基团，并由C-C键键合在一起。由电或热故 障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的 氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应重新化合，形成氢气和低烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳 的固体颗粒及碳氢聚合物（X-蜡）。故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。碳的固体 颗粒及碳氢聚合物可以沉积在设备的部。

低能量放电性故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C-H键（338KJ/mol）断裂，主要重新化合成氢气而积累。对C-C键的断裂需要较高的温度（较多的能量），然后迅速以C-C键（607KJ/mol）、C=C键（720KJ/mol）和C≡C键（960KJ/mol）的 形式重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越高的能量。

乙炔是在高于甲 烷和乙烷的温度（大约为500℃）下生成的（虽然在较低温度时也有少量生成）。乙炔一般在800℃～1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速 被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的。当然在较低的温度下（低于800℃）也会有少量乙炔生成。

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专业资料 油可起氧化反 应时，伴随生成少量的CO和CO2，并且CO和CO2能长 期积累，成为数量显著的特征气体。

油碳化生成碳粒的温度在500℃～800℃。

哈斯特（Halsterd）用热动力学平衡理论计算出在热平衡状态下形成的气体与温度的关系。热平衡下气体分压－温度关系 见附录C（提示的附录）。

表1 不同故 障类型产生的气体 4.2 固体绝缘材料的分解

纸、层压板或木块等固体绝缘材料分子含有大量的无水右旋糖环和弱的C-0键及葡萄糖钳键，它 们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时，生成大量的 CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时被油氧化。CO和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量 和纸的湿度增加而增加。

概括上述的要点，不同的故障类型 产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1.

分解出的气体形成气泡，在油中经流、扩散，不断地溶解在油 中。这些故障气体的组故障类型 主要气体组份 次要气体组分

油过热 CH4,C2H4 H2,C2H6

油和纸过热 CH4,C2H4,CO,CO2 H2,C2H6

油纸绝缘中局部放电 H2,CH4,CO C2H2,C2H6,CO2

油中火花放电 H2,C2H2

油中电弧 H2,C2H2 CH4,C2H4,C2H6

油和纸中电弧 H2,C2H2,CO,CO2 CH4,C2H4,C2H6

注：进水受潮或油中气泡可能使氢气含量升高（见4.3）

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变压器油色谱分析中用三比值法判断故障时应注意的问题

变压器油色谱分析中用三比值法判断故障时应注意的问题

变压器油色谱分析中用三比值法判断

故障时应注意的问题

1引言

变压器油中溶解气体的色谱分析法是诊断变压

器内部潜伏性故障的有效方法，其诊断依据《变压器

油中溶解气体分析和判断导则》（以下简称“导则”）

中的方法进行。现行导则有两个版本，即国标GB/

T7252-2001和行标DL/T722-2000，它们分别代替

了国标GB/T7252-1987和部标SD187-1986。

2三比值法简介

根据热动力学原理，变压器油中气体组分之间

的浓度比值与故障温度或故障类型之间存在着相互

依赖关系，选用几组气体组分浓度比值的大小来判

断故障类型，即所谓的比值法。比值

法有多种，其中三比值法的应用较

为普遍。

三比值法是国际电工委员会

（IEC）对罗杰斯四比值法进行修

改、删去比值C2H6/CH4后得到的一

种新比值法，故又称IEC法。我国

的原部标SD187-1986和国标GB/

T7252-1987曾推荐IEC三比值法

作为设备内部故障类型判断的主要

方法。日本协研曾对156台故障变

压器用IEC三比值法做了验证，结

果表明判断准确率只有60%左右。

电协研在对IEC三比值法做了改

进后，将判断准确率提高到80%以上，使得这一方

法（称电协研法）得到更为广泛的应用。我国在对电

协研法做了进一步改进后，正式命名为改良三比值

法（原称改良电协研法），被GB/T7252-2001和DL/

T722-2000推荐使用。

3导则中的错误为改良三比值法故障类型判断方法，现将其列于表1中。从表1中可看出，新导则的两个版本在编码组

合中的首位（C2H2/C2H4）为1或2时，所对应的故障

类型是不同的；首位编码为1时，GB/T7252-2001对

应于低能放电，DL/T722-2000则对应于电弧（高能）

放电；当首位编码为2时，两者对应的故障类型刚好

互换。该导则两个版本的制定者相同，出现表1中的

差异不是制定者的本意而纯属意外失误所致（这一

点已得到证实）。DL/T722-2000发布在前，之后在颁

变压器油中溶解气体的成分和含量

变压器油中溶解气体的成分和含量

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

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

1 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。实践证明，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发展程度，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年颁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DGA(dissolved gas analysis，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，是石油的一种分镏产物，其主要成分是烷烃(CnH2n+2)、环烷族饱和烃(CnH2n)、芳香族不饱和烃(CnH2n-2)等化合物。有机绝缘材料主要是由纤维素(C6H10O5)n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H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2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。

这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，例如变压器有一部分气体从油中逸出进入气体继电器(瓦斯继电器)。经验证明，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。

变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000

变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000

变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000

导言

1.引言

2.检测指标

根据《变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000》的要求，我们对变压器油中的氢气（H2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4）进行了分析。

3.分析结果

我们对样品进行了气相色谱分析，并得到了以下结果：

- 氢气（H2）含量：30 ppm

- 一氧化碳（CO）含量：15 ppm

- 甲烷（CH4）含量：10 ppm

- 乙烯（C2H4）含量：5 ppm

4.判断导则

根据《变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000》的要求，我们对分析结果进行了判断。

-对于氢气（H2），一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）的含量，当其超过以下限值时，需要进一步评估变压器的绝缘可靠性：

- 氢气（H2）：100 ppm

- 一氧化碳（CO）：50 ppm - 甲烷（CH4）：50 ppm

-对于乙烯（C2H4）的含量，当其超过以下限值时，需要考虑变压器绝缘系统的性能：

- 乙烯（C2H4）：100 ppm

根据以上判断导则和分析结果，我们可以得出以下结论：

- 氢气（H2）的含量为30 ppm，低于评估限值，变压器绝缘可靠性良好；

- 一氧化碳（CO）的含量为15 ppm，低于评估限值，变压器绝缘可靠性良好；

- 甲烷（CH4）的含量为10 ppm，低于评估限值，变压器绝缘可靠性良好；

- 乙烯（C2H4）的含量为5 ppm，远远低于评估限值，变压器绝缘系统性能优秀。

综上所述，根据《变压器油中溶解气体分析报告和判断导则DLT722—2000》的要求，我们认为该变压器的绝缘系统可靠性良好，性能优秀。

变压器油中溶解气体分析和判断导则DL精选T—精编

变压器油中溶解气体分析和判断导则DL精选T—精编

变压器油中溶解气体分析和判断导则

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变压器油中溶解气体分析和判断导则

Guidetotheanalysisandthediagnosis

ofgasesdissolvedintransformeroil

1范围

本导则推荐了利用气相色谱法分析溶解气体和游离气体的浓度，以判断充油电气设备运行状况的方法以及建议应进一步采取的措施。

本导则适用于充有矿物绝缘油和以纸或层压纸板为绝缘材料的电气设备，其中包括变压器、电抗器、电流互感器、电压互感器和油纸套管等。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB7597—87电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法

GB／T17623—1998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法

DL／T596—1996电力设备预防性试验规程

IEC567—1992从充油电气设备取气样和油样及分析游离气体和溶解气体的导则

IEC60599—1999运行中矿物油浸电气设备溶解气体和游离气体分析的解释导则

3定义

本导则采用下列定义。

3.1特征气体characteristicgases

对判断充油电气设备内部故障有价值的气体，即氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。

3.2总烃totalhydrocarbon

烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和。

3.3游离气体freegases

非溶解于油中的气体。

4产气原理

4.1绝缘油的分解

绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3*、CH2*

和CH*化学基团，并由C—C键键合在一起。由电或热故障的结果可以使某些C—H键和C—C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物(X-蜡)。故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。