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变压器油中溶解气体的分析与故障诊断

时间:2022-08-05 阅读:

特高压电力旗下的高压试验变压器可以帮助众多电力工作者更加方便的进行各类电力测试。

油浸式试验变压器和干式试验变压器的区别(图1)

油浸式变压器油和纤维绝缘材料在运行中受潮气、氧气、热量和铜铁材料等作用老化分解,大部分气体溶解在油中,但气体的产生速度很慢。当变压器内部初始故障或形成新的故障条件时,产气量和产气量非常明显,绝大多数初始缺陷都会出现早期迹象,因此,对变压器产生的气体进行适当的分析可以检测出故障。

随着变压器运行时间的延长,变压器可能会产生初期故障,油中的一些可燃气体是内部故障的先兆,这些可燃气体会降低变压器油的闪点,导致早期故障。

变压器油中的气体类别

气相色谱法是分析变压器油中可燃气体最可行的方法,包括从油中脱气和测量。矿物油由大约 2871 种液态碳氢化合物组成。通常只识别绝缘油中的九种气体:氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)、乙烯( C2H4) 和乙炔 (C2H2)。通过分析石油中这些气体的存在和含量,可以反映产生这些气体的故障类型和严重程度。油在正常老化过程中产生的气体主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),油裂解产生的气体主要是在油绝缘有局部放电时产生的氢气(H2)和甲烷(CH4) (如油中气泡的分解)。当故障温度不高于正常工作温度时,主要产生的气体是甲烷(CH4)。随着故障温度的升高,乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐渐成为主要的特征气体。当温度高于1000℃时(如电弧路径温度高于300℃),油裂解产生的气体中乙炔(C2H2)较多,如果故障涉及固体绝缘材料,则一氧化碳(CO)和碳较多。会产生二氧化碳(CO2)。

如何判断电气设备的故障性质?

用三对五种特征气体的比值来判断电气设备的故障性质:

(1) 当C2H2/C2H4≤0.10.1 < CH4/H2 < 1C2H4/C2H6 < 1时,变压器已正常老化。

(2) 当C2H2/C2H4≤0.1CH4/H2 < 0.10.1 < C2H4/C2H6 < 1时,为局部放电,能量密度低。它是含气空腔内的放电,是由于浸渍不完全、气体饱和或湿度过高引起的。

(3) 当0.1 < C2H2/C2H4 < 1CH4/H2 < 0.10.1 < C2H4/C2H6 < 1时,为高能量密度局部放电(含气腔放电除外),产生固体绝缘放电痕迹.

(4) 1 < C2H2/C2H4 < 30.1 < CH4/H2 < 1C2H4/C2H6 > 3、有工频连续放电,线圈、线饼、线匝或线圈对地油弧击穿。

(5) 当C2H2/C2H4≈30.1 < CH4/H2 < 1C2H4/C2H6≈3时,为低能量放电。随着火花放电强度的增加,特征气体的比值逐渐增加到3,故障可能是悬浮电位的持续火花放电或固体材料之间的油击穿。

(6) 当C2H2/C2H4≤0.10.1 < CH4/H2 < 11 < C2H4/C2H6 < 3时,150℃以下为热故障。气体主要来自固体绝缘材料的分解,通常来自绝缘电线的过热。

(7) C2H2/C2H4≤0.1 1 < CH4/H2 < 3C2H4/C2H6 < 1,属于300℃以下的低温热故障。

(8) 当C2H2/C2H4≤0.11 < CH4/H2 < 31 < C2H4/C2H6 < 3时,为300~700℃的中温热故障。

(9) 当C2H2/C2H4≤0.11 < CH4/H2 < 3C2H4/C2H6 > 3时,为700℃以上的高温热故障。

(7)、(8)、(9)的主要原因是磁通集中引起的铁芯局部过热。实际中不包括比例组合,可能是有载调压变压器的开关开关油室过热放电或漏电同时存在。

内部故障处理

(1)取油样观察,有无悬浮颗粒,有无香气气味等外观检查及油中溶解气体的色谱分析。

(2)考察断层的发展趋势,即断层的产气量(如有)与断层消耗能量的大小、断层位置、断层温度有关等等。

(3)当认为变压器有故障时,可用三比法判断故障类型。

(4)对于气体继电器中的气体,应将继电器中气体样品的分析结果与从油中去除的气体的分析结果进行比较。


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