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变压器油中溶解气体的分析与故障诊断

时间:2023-01-13 阅读:

武汉特高压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)

油浸式变压器的油和纤维绝缘材料在运行中受水分、氧气、热量和铜、铁等材料的老化和分解作用,大部分气体溶解在油中,但气体产生的速度很慢。当变压器内部初始故障或新的故障条件形成时,产气率和产气量非常明显,绝大多数初始缺陷都会出现早期迹象,因此,对变压器产生的产气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,从而导致早期故障。

变压器油中的气体等级

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种液态烃组成。通常,绝缘油中只有九种气体被识别: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)。可以通过分析石油中这些气体的存在和含量来反映产生这些气体的故障的类型和严重程度。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),油绝缘局部放电时油裂解产生的气体主要是氢气(H2)和甲烷(CH4) (如油中气泡的破裂)。当故障温度不比正常工作温度高很多时,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含有较多的乙炔(C2H2),如果故障涉及固体绝缘材料,则会产生较多的一氧化碳(CO)和碳会产生二氧化 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,为低能量密度局部放电。它是含气腔内的放电,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、线匝间或线圈对地油弧击穿。

(5) 当C2H2/C2H4≈30.1 < CH4/H2 < 1C2H4/C2H6≈3时,为低能放电。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连续火花放电或固体物质间油的击穿。

(6) 当C2H2/C2H4≤0.10.1 < CH4/H2 < 11 < C2H4/C2H6 < 3时,为150℃以下热故障。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,高于700℃为高温热故障。

(7)、(8)、(9)的主要原因是磁通集中引起的铁芯局部过热。实践中不包括变比组合,可能是有载调压变压器投切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,有无芳香异味等外观检查和油中溶解气体的色谱分析。

(2)考察故障的发展趋势,即故障点的产气率(如有)与故障消耗能量的大小、故障位置、故障点温度有关等等。

(3)当认为变压器有故障时,可用三变比法判断故障类型。

(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取出的气体进行比较。


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