变压器油色谱讲义.ppt

充油电气设备油中溶解气体的分析与故障诊断多年来，应用色谱法测油中溶解气体含量，并结合电气、化学试验，综合判断变压器潜伏性故障，充分显示了其独特的优点，为及时发现变压器类等充油电气设备的隐患，确保其安全经济运行做出了贡献。主要内容§1.色谱分析诊断变压器内部故障的理论依据一、故障下产气的特征性故障初期，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。
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。
二、故障下产气的累积性：看故障有无发展三、故障下产气的加速性：看故障的严重程度四、气体的溶解与扩散：样品具有一致性、均匀性和代表性§2.变压器故障诊断的方法与步骤
一、有无故障的诊断
1、根据色谱分析的数据，看总烃、乙炔、氢气是否有任一种超过国家标准规定的注意值，若有任一一个超标，则进行跟踪分析，考查产气速率。
2、若产气速率超标，至少二次均超标，且产气速率有增长趋势，应该判断有故障。
3、注意值

4、产气速率（3）绝对产气速率注意值（4）相对产气速率注意值

总烃的相对产气速率注意值为10%/月。
相对产气速率不适用于新投运的设备、总烃初始值低的设备及少油设备。
产气速率在很大程度上依赖于设备类型、负荷情况故障类型、所用绝缘材料及其老化程度，应结合这些情况进行综合分析。判断设备状况时，还应考虑到呼吸系统对气体的逸事散作用。
二、故障类型的诊断（一）不同故障时产生不同的特征气体(二）故障类型与溶解气体组分的关系（三）故障类型
⑴过热性故障：
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。其特征气体是甲烷、乙烯，二者一般占总烃的80%以上。且随故障点温度的升高，乙烯比例增加，如高温过热，乙烯占总烃的比例平均值62.5%，甲烷只有27.3%。其次是乙烷和氢气。乙烷一般不超总烃的20%，氢气含量与热源温度关系密切，高、中温时，氢气占氢烃的27%以下，而低温过热时，氢气与氢烃之比高于27%->30%。
一般过热性故障，不产生乙炔。严重时产生微量，最大不超总烃的6%。
当涉及固体绝缘时，除产生上述气体外，还产生大量的一氧化碳和二氧化碳。过热故障的原因分析⑵放电性故障
放电性故障是在高电应力作用下所造成的绝缘劣化，由于能量密度的不同，分高能，火花，局放等不同类型
高能放电将导致绝缘电弧击穿。火花放电是一种间歇性放电，局放能量密度最低，常发生在气隙和悬浮带电体的空间内。
电弧放电以线圈匝、层间绝缘击穿多见，其次为引线断裂或分接开关飞弧等故障。这种故障产气急剧，产气量大，尤其是匝、层间绝缘故障，一般无前兆，难以预测，多以突发性事故暴露出来。特征气体为乙炔，氢气，其次是大量的乙烯甲烷。由于发展速度快，来不及溶于油中就释放到气体继电器内。所以油中气体含量往往与故障点位置，油流速度，故障持续时间有关，乙炔一般占总烃20%-70%,氢气占氢烃的30%-90%，大多数情况下，乙烯大于甲烷。
火花放电，特征气体也是乙炔和氢气为主，因故障能量小，总烃不高，乙炔在总烃中占25%-90%，乙烯20%以下，氢气占氢烃的30%以上。
局放产气的特征；主要依放电能量密度不同而不同，一般烃总量不高，主要成份是氢气其次是甲烷。氢气占氢烃的90%以上，甲烷占总烃90%以上，能量增高也可能出现乙炔，但占总烃之比小于2%，可依此区分局放和其它放电故障。
无论何种放电，只要有固体绝缘介入，就会产生一氧化碳和二氧化碳
⑶受潮
当变压器进水受潮，油中水分和含湿杂质容易形成“小桥”，或绝缘中有气隙引起局放，产生氢气，水在电场作用下电解也产生大量氢气。

即每克铁产生0.6升氢气，使受潮设备中，氢气在氢、烃中含的比例最高。因正常老化也产生少量甲烷，所以受潮设备中也有甲烷，但比例很少。
局放和受潮；特征气体相同，且两种异常易同时产生，从气体特征难以区分，必要时应测局放和微水。
局部放电产生的原因火花放电产生的原因（四）故障识别(1)特征气体法①绝缘油的分解②固体绝缘材料的分解
纸、层压板或木块等纤维素绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的C-H键要弱，即使没有达到故障温度，键也能被打开。聚合物裂解的有效温度高于105℃，在150℃以上，纤维素结构中的化学结合水开始被脱除，有去H2反应。部分氢气与油中氧化合或水