變壓器油中溶解氣體故障分析與判斷

1 前言
變壓器油中溶解氣體分析技術基于油中溶解氣體類型與內部故障的對應關系，采用氣相色譜儀分析溶解于油中的氣體，根據氣體的組成和各種氣體的含量判斷變壓器內部有無異常情況，診斷其故障類型、大概部位、嚴重程度和發展趨勢，通過油中氣體分析，對早期診斷變壓器內部故障和故障性質提出針對性防范措施、實現變壓器不停電檢測和早期故障診斷等安全生產要求都具有極為重要的指導意義。氣相色譜法診斷變壓器故障常用的方法有特征氣體法和比值法兩大類，以下將對這兩方面進行介紹和說明。
2 特征氣體法診斷故障
正常情況下變壓器內部的絕緣油和絕緣材料在熱和電的作用下，逐漸老化和受熱分解，緩慢產生少量氫和低分子烴類，以及CO和CO2氣體。當變壓器內部存在局部過熱和局部放電故障時，這種分解作用就會加強，不同性質的故障，絕緣物分解產生氣體不同;而對于同一性質的故障，由于程度不同，所產生的氣體數量也不同。所以，根據變壓器油中氣體的組分和含量，可以判斷故障的性質及嚴重程度。
特征氣體法是基于哈斯特的試驗發現：任何一種特征的烴類氣體產氣速率隨溫度變化，在特定溫度下，某一種氣體的產氣速率會呈現zui大值，隨著溫度的升高，產氣速率zui大的氣體依次為CH4、C2H6、C2H4、C2H2，就證明故障的溫度與溶解氣體含量之間存在著對應關系。通過分析油中溶解氣體組分的含量，即可以判斷出變壓器內部可能存在的潛伏性故障和故障的種類。
經過長期的實踐和統計，人們總結出一些利用特征氣體進行故障分析的方法，當前應用比較廣泛的是：油中特征氣體組分含量為特征量的故障診斷法和油中氣體的總烴及CO、CO2為特征量的故障診斷法。
2.1 油中特征氣體組分含量為特征量的故障診斷法
目前，國內外通常以油中溶解的特征氣體組分含量分析數據與注意之比較來診斷變壓器故障的性質，特征氣體主要包括總烴、C2H2、H2、CO、CO2等，根據變壓器油的氣相色譜測定結果和產期的特征及特征氣體的注意值，對變壓器等設備有*性質作出初步判斷。
從大量統計數據中可以看出，變壓器內部發生故障時產生的總烴中，各種氣體的比例在不斷變化，隨著故障點溫度的升高，CH4所占的比例逐漸減少，而C2H2和C2H6的比例逐漸增加，當達到電弧溫度時C2H2成為主要成分。可以用表2-1所列特征氣體的特點來判斷故障的性質。
表2-1 判斷變壓器故障性質的特征氣體特點

用表2-1進行設備故障的判斷，對故障的性質有較強的針對性，比較直觀，但是沒有明確的量。同時也要注意：(1)設備出現高溫熱點時，也有可能產生C2H2，所以并非凡是有C2H2出現就存在放電故障;(2)H2的產生不*都是由放電現象所產生的，H2單一組分升高的原因有：設備進水或氣泡引起水和鐵的化學反應、高電場強度下水或氣體分解、電暈作用產生、固體絕緣材料受潮后加速老化;(3)設備的老化也有可能產生H2、低分子烴類以及CO、CO2氣體。
DL/T722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》給出了對出廠和新投運的變壓器等設備氣體含量要求和運行中設備油中溶解氣體含量的注意值，作為診斷變壓器故障性質的重要依據，如下表2-2、表2-3：
表2-2 對出廠和新投運的設備氣體含量的要求