目前，在干式變壓器的故障診斷中，僅靠電氣試驗(yàn)方法往往難以發(fā)現(xiàn)一些局部故障和發(fā)熱缺陷。然而，干式變壓器油中氣體色譜分析的化學(xué)檢測(cè)方法對(duì)于發(fā)現(xiàn)干式變壓器中的一些潛在故障及其發(fā)展程度的早期診斷是非常敏感和有效的，這已經(jīng)被大量的故障診斷實(shí)踐所證明。

油色譜分析的原理是基于任何特定烴類氣體的產(chǎn)氣率隨溫度變化，在特定溫度下，某一種氣體的產(chǎn)氣率往往達(dá)到較大；隨著溫度的升高，甲烷、乙烷、乙烯和乙炔依次是產(chǎn)氣率較高的氣體。也證明了斷層溫度與溶解氣體含量之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。局部過(guò)熱、電暈和電弧是油浸紙絕緣故障特征氣體的主要原因。

干式變壓器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣的逐漸老化和劣化，會(huì)分解出極少量的氣體(主要包括氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等氣體)。干式變壓器發(fā)生過(guò)熱故障、放電故障或絕緣受潮時(shí)，這些氣體的含量會(huì)迅速增加。

故障類型：

油過(guò)熱：主要增加――CH4和C2H4其次增加――H2和C2H6

:油紙過(guò)熱主要增加――CH4、C2H4、CO和CO2次之――H2和C2H6

在油紙中，局部排放：主要增加――H2、CH4、C2H2、CO其次增加――C2H6、CO2

油中火花放電：主要增加-C2H2，H2

油中電弧：主要增加-H2，C2H2其次增加-CH4，C2H4，C2H6

油紙中的電弧：主要增加C2H2、C2H2、CO和CO2其次增加——CH4、C2H4、C2H6、

潮濕或油泡：主要增加-H2

石油中氣體的各種成分含量與斷層的性質(zhì)和程度直接相關(guān)。因此，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，定期測(cè)量油中溶解氣體的成分和含量，對(duì)早期發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備的潛在故障具有重要意義和實(shí)際效果。

電力干式變壓器的內(nèi)部故障主要包括過(guò)熱故障、放電故障和絕緣受潮。過(guò)熱故障：分接開(kāi)關(guān)接觸不良、鐵芯多點(diǎn)接地、局部短路或磁環(huán)電流泄漏、導(dǎo)線過(guò)熱、接頭不良或緊固件松動(dòng)導(dǎo)致過(guò)熱等故障，如局部油路堵塞導(dǎo)致局部散熱不良導(dǎo)致過(guò)熱故障。電弧放電主要由繞組匝和層間絕緣擊穿引起，其次是導(dǎo)線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開(kāi)關(guān)電弧放電。火花放電常見(jiàn)于套管引線放電至套管導(dǎo)電管和電位不固定的均壓環(huán)；導(dǎo)線局部接觸不良或鐵芯接地板接觸不良引起的放電；分接開(kāi)關(guān)叉或金屬螺釘?shù)葷撛趹覓煲鸬姆烹姟?

根據(jù)色譜分析數(shù)據(jù)，干式變壓器內(nèi)部故障診斷應(yīng)包括：

(1)分析氣體產(chǎn)生的原因和變化。

(2)確定是否有故障，故障類型。如過(guò)熱、電弧放電、火花放電、局部放電等。

(3)判斷故障情況。如熱點(diǎn)溫度(322 lg2h 4/C2 h6 525)、故障電路嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)等。

(4)提出相應(yīng)的處理措施。如是否能繼續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行中的技術(shù)安全措施和監(jiān)測(cè)手段，或是否需要停電檢修等。如果需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，應(yīng)縮短周期。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1.1干式變壓器特征氣體變化與內(nèi)部故障的關(guān)系

(一)根據(jù)氣體含量的變化進(jìn)行分析和判斷

(1)氫的變化。當(dāng)干式變壓器在中高溫下過(guò)熱時(shí)，氫氣通常占總氫烴的27%以下。隨著溫度的升高，H2的絕對(duì)含量增加，但其比例相對(duì)降低。無(wú)論是熱故障還是電氣故障，干式變壓器較終都會(huì)導(dǎo)致絕緣介質(zhì)開(kāi)裂，產(chǎn)生各種特征氣體。由于碳和氫鍵之間的鍵能低，產(chǎn)生的熱量少，H2總是在絕緣的分解過(guò)程中形成，所以H2是其中之一

干式變壓器內(nèi)部的阻尼水是一種內(nèi)部潛伏性故障，其特征氣體H2含量很高。客觀上，如果通過(guò)色譜分析發(fā)現(xiàn)H2含量超標(biāo)，但其他成分沒(méi)有增加，則可以粗略判斷該設(shè)備先含水。為了進(jìn)一步判斷，可以分析油中的微水含量。從水中分解H2有兩種可能：一是水與鐵的化學(xué)反應(yīng)；二是水本身在高電場(chǎng)作用下分解。設(shè)備潮濕時(shí)，固體絕緣材料的含水量比油大100倍以上，H2含量高，主要是因?yàn)橛秃图埥^緣含有氣體和水分。因此，當(dāng)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)潮濕時(shí)，僅僅采用真空濾油的方法并不能永久降低設(shè)備的含水率，因?yàn)檎婵諡V油對(duì)設(shè)備整體的含水率影響很小。

另外還有一個(gè)誤判的情況，就是氣相色譜儀異常。由于分離柱使用時(shí)間較長(zhǎng)，特別是油已經(jīng)經(jīng)過(guò)振蕩脫氣法脫氣吸附，當(dāng)吸附達(dá)到一定程度后，會(huì)在一定閾值下釋放，造成分析誤差。

(2)乙炔變化

乙炔與放電故障有關(guān)。干式變壓器發(fā)生電弧放電時(shí)，C2H2占總烴的20-70%，H2占總氫烴的30-90%，大多數(shù)情況下C2H4含量高于CH4。當(dāng)C2H2含量為主要成分且超標(biāo)時(shí)，很可能是設(shè)備繞組短路或分接開(kāi)關(guān)切換引起的電弧放電造成的。如果其他成分未超標(biāo)，但C2H2超標(biāo)且增速較快，則可能是設(shè)備內(nèi)部存在高能放電故障。

(3)甲烷和乙烯的變化。過(guò)熱故障時(shí)，當(dāng)只分解熱源處的絕緣油時(shí)，特征氣體甲烷和乙烯之和一般可占總烴的80%以上，C2H4的比例也隨著故障點(diǎn)溫度的升高而增加。

此外，丁腈橡膠材料可能會(huì)在干式變壓器油中產(chǎn)生大量CH4。干式變壓器油中丁腈生產(chǎn)甲烷的本質(zhì)是橡膠釋放油中含有的CH4，而不是將油催化裂解成CH4。

(4)一氧化碳和二氧化碳變化。無(wú)論何種放電形式，除了產(chǎn)生氫烴類氣體外，與過(guò)熱故障一樣，只要有固體絕緣介入，都會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。但從總體上來(lái)說(shuō)，過(guò)熱性故障的產(chǎn)氣速率比放電性故障慢。

《干式變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中也只對(duì)CO含量正常值提出了參考意見(jiàn)：開(kāi)放式干式變壓器CO含量的正常值一般應(yīng)在300ppm以下，若總烴含量超過(guò)150ppm，CO含量超過(guò)300ppm,則設(shè)備有可能存在固體絕緣過(guò)熱性故障;若CO含量雖超過(guò)300ppm，但總烴含量在正常范圍，可認(rèn)為正常。密封式干式變壓器，溶于油中的CO含量一般均高于開(kāi)放式干式變壓器，其正常值約800ppm，但在突發(fā)性絕緣擊穿故障中，CO、CO2含量不一定高，因此其含量變化常被人們忽視。由于CO、CO2氣體含量的變化反映了設(shè)備內(nèi)部絕緣材料老化或故障，而固體絕緣材料決定了充油設(shè)備的壽命。因此必須重視絕緣油中CO、CO2含量的變化。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1)絕緣老化時(shí)產(chǎn)生的CO、CO2。正常運(yùn)行中的設(shè)備內(nèi)部絕緣油和固體絕緣材料由于受到電場(chǎng)、熱度、濕度及氧的作用，隨運(yùn)行時(shí)間而發(fā)生速度緩慢的老化現(xiàn)象，除產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生少量的氧、低分子烴類氣體和碳的氧化物等，其中碳的氧化物CO、CO2含量較高。油中CO、CO2含量與設(shè)備運(yùn)行年限有關(guān)，例如CO的產(chǎn)氣速率，外有人提出與運(yùn)行年限關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。CO2含量變化的規(guī)律性不強(qiáng)，除與運(yùn)行年限有關(guān)外，還與干式變壓器結(jié)構(gòu)、絕緣材料性質(zhì)、運(yùn)行負(fù)荷以及油保護(hù)方式等有密切關(guān)系。

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