变压器油中溶解气体分析
一、产气原理
（一）绝缘油的分解
大约油温在150℃时，就能产生甲烷；150-500℃左右时产生乙烷；大约500℃时产生乙烯，随着温度的逐渐升高，乙烯占总烃的比例越来越大；800-1200℃左右时产生乙炔。生成碳粒的温度约在500-800℃左右。
变压器油主要是由碳氢化合物组成（烷烃C n H2n+2，环烷烃C n H2n或C n H2n-2 ，芳香烃C n H2n-6。绝缘纸的成分主要是碳水化合物（C6H10O6）n。由电和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，也能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-石蜡）。故障初期，所形成的气体溶于油中；当故障能量较大时，也能聚集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备内部。
低能放电，如局部放电，能过离子反应促使最弱的键C-H键断裂，主要重新化合成氢气。随着放电能量越来越高，如火花放电、电弧放电，能使C-C断裂，然后迅速以C-C键、C=C键、C≡C键的形式重新化合成烃类气体。
（二）绝缘纸的分解
纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主要产生CO、CO2，当怀疑故障涉及固体绝缘时，一般CO2/C0〈3。
（三）气体的其它来源
如分接开关油室向主油箱渗漏（C2H2高）；设备油箱带油补焊（C2H2高）；潜油泵出故障（是高速泵，轴和轴瓦产生磨擦，C2H2高，应改为低速泵）；变压器油中含水（H2高）；本体受潮（H2高）等均可产生气体。
（三）变压器内部故障的类型
变压器内部故障分为热性故障和电性故障两种，热性故障按温度高低又分为低温过热、中温过热和高温过热三种故障，电性故障按放电的能量密度分为局部放电、火花放电和电弧放电三种故障，现分别叙述如下。
1、热性故障
热性故障是指变压器内部的局部过热温度升高，而不是变压器正常运行时由铜损和铁损转化而来的热量，使上层油温升高。
（l）热性故障的分类。当变压器内部发生局部过热时，人们可以按温度的升高范围分为四种情况：150℃以下属于轻微过热故障，150～300℃属于低温过热，300～700℃属于中温过热，大于700 ℃属于高温过热。
（2）热性故障产生的气体。热性故障是因热效应造成绝缘物加速裂解，所产生的特征气体主要是甲烷和乙烯，两者总量约占总烃的80％，随着故障点温度的升高，乙烯在总烃中所占的比例增大，甲烷为次，乙烷和氢气更次。其中氢气的含量一般在27％以下。通常热性故障是不产生乙炔的，但是，严重过热也会产生少量乙炔，其最大含量不超过总烃量的6%，当过热涉及固体绝缘物时，除了产生上述气体外，也会产生大量的CO和CO2。
（3）热性故障产生的原因，可以分为下列三种情况：①接点接触不良，
如引线连接不良，分接开关接触不良，导体接头焊接不良等，这种故障约占过热性故障的一半。②磁路故障，由于铁心两点或多点接地造成循环电流发热，如穿心螺丝轭铁夹件或压环压钉碰铁心；油箱及下轭铁等处有铁磁杂物；铁心用部分硅钢片短路造成涡流发热如连片短接，硅钢片间绝缘损坏或老化，以及漏磁引起的外壳、铁心夹件、压环等局部发热等。③导体故障，部分绕组短路，或不同电压比并列运行引起的循环，电流发热，绝缘导体因超负荷过流发热，绝缘膨胀，注油堵塞而引起的散热不良等。
（4）热性故障的危害。热性故障的危害同故障部位有关，如果热点出现在固体绝缘材料中，则将引起材料的热解和劣化，热点范围和温度也会逐渐升高，最终导致电弧性热点而造成设备的损坏。如果热点出现在探金属部分，则将发生烧坏铁心、螺栓、螺帽垫板等部件，最终也会使设备损坏。同时探金属过热往往涉及到固体绝缘，造成固体绝缘的劣化和热解，进而损坏了固体绝缘材料的绝缘性能，最后造成更大的损坏后果。因此对热性故障决不可掉以轻心，必须防微杜渐，将故障在萌芽状态就予以消除。
2、电性故障
电性故障是在高电应力作用下所造成的绝缘劣化，根据放电的能量密度不同，又把电性故障分为高能量放电、火花放电和局部放电三种类型。
1、局部放电
局部放电是一种低能量的放电，变压器内部出现这种放电时，情况比较复杂，按绝缘介质的不同可将局部放电分为气泡局部放电和油中局部放电，按绝缘部位来分，则有绝缘空穴、电极尖端、油角间隙、油一板中
的油隙和油中沿固体绝缘表面等五处的局部放电。
（1）局部放电的原因
①当油中存在空气泡或固体绝缘材料中存在空穴或空腔，由于气体的介电常数和时压强度均低于油和纸绝缘材料，易引起放电。
②外界环境条件的影响如油处理不彻底，带进杂物和水分，或因外界气温下降，油析出气泡等，都会引起放电。
③由于制造质量不良如某些部位有尖角、毛刺、漆瘤等，它们承受的电场强度较高首先出现放电。
④金属部件或导电体之间的接触不良而引起的放电。
局部放电的能量密度虽不大，但它的进一步发展将会形成放电的恶性循环，最后导致设备的击穿或损坏，而引起严重的事故。
（2）局部放电产生气体的特征
局部放电产生的气体，主要依据放电能量不同而不同。放电能量密度在10-9C以下时，一般总烃不高，主要成分是氢气，其次是甲烷，氢气占氢烃总量的80％～90％，当放电能量密度为10-8～10-7C时，则氢气相应降低，而出现乙炔，但乙炔在烃总中所占的比例也不到2%，这是局部放电与其他放电现象区别的主要标志。
局部放电除了使油裂解产生气体外，还会产生一种X蜡沉渍物，同时，油分子结构也会发生改变，从液相色谱分析发现，经过局部放电后，油中的芳香烃组分减少，环烷烃组分增大，因此，可以采用液相色谱仪检测变压器的局部放电故障。
2、火花放电
当放电能量密度大于10-6C的数量级时，就出现火花放电。它常见如下情况：①套管引线断裂或套管储油柜对电位未固定的套管导电管放电；
②引线对油箱距离太近或引线过长，或引线局部接触不良或铁心接地片损坏或接地不良引起的放电；③分接开关拨又电位悬浮而引起的放电；④结构设计和制造工艺的缺陷导致绝缘沿西放电，匝间或层间局部短路或受外部因素的影响，如雷击。⑤操作过电压、过负荷、外部多次短路等引起的匝层间放电。
火花放电的特征气体是以乙炔和氢气为主，其他烃类气体为次，乙炔在烃总量所占的比例可达 25％～90％，氢气如占氢烃总量的30％以上。
3、电弧放电
电弧放电是高能量放电，常以绕组匝层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞孤等故障。这种故障由于放电能量密度大，产气急剧常以电子扇形式冲压电介质，使绝缘纸穿孔、烧焦或炭化，使金属材料变形或熔融烧毁，严重会造成设备烧损或爆炸故障，这种故障一般事先难以预测，也无预兆，是以突发的形式暴露出来。出现这种故障后，气体继电器中的H2和C2H2等组分高达几千微升／升，变压器油亦炭化而变黑，油中特征气体的主要成分是乙炔和H2，其次是乙烯和甲烷。当放电故障涉及到固体绝缘时，除了上述气体外，还会产生CO和CO2。
4、三种放电形式的比较
这三种放电的形式既有区别又有一定的联系，讲它们的区别是指放
