变压器油中溶解气体故障分析与判断

1 前言
变压器油中溶解气体分析技术基于油中溶解气体类型与内部故障的对应关系，采用气相色谱仪分析溶解于油中的气体，根据气体的组成和各种气体的含量判断变压器内部有无异常情况，诊断其故障类型、大概部位、严重程度和发展趋势，通过油中气体分析，对早期诊断变压器内部故障和故障性质提出针对性防范措施、实现变压器不停电检测和早期故障诊断等安全生产要求都具有极为重要的指导意义。气相色谱法诊断变压器故障常用的方法有特征气体法和比值法两大类，以下将对这两方面进行介绍和说明。
2 特征气体法诊断故障
正常情况下变压器内部的绝缘油和绝缘材料在热和电的作用下，逐渐老化和受热分解，缓慢产生少量氢和低分子烃类，以及CO和CO2气体。当变压器内部存在局部过热和局部放电故障时，这种分解作用就会加强，不同性质的故障，绝缘物分解产生气体不同;而对于同一性质的故障，由于程度不同，所产生的气体数量也不同。所以，根据变压器油中气体的组分和含量，可以判断故障的性质及严重程度。
特征气体法是基于哈斯特的试验发现：任何一种特征的烃类气体产气速率随温度变化，在特定温度下，某一种气体的产气速率会呈现zui大值，随着温度的升高，产气速率zui大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2，就证明故障的温度与溶解气体含量之间存在着对应关系。通过分析油中溶解气体组分的含量，即可以判断出变压器内部可能存在的潜伏性故障和故障的种类。
经过长期的实践和统计，人们总结出一些利用特征气体进行故障分析的方法，当前应用比较广泛的是：油中特征气体组分含量为特征量的故障诊断法和油中气体的总烃及CO、CO2为特征量的故障诊断法。
2.1 油中特征气体组分含量为特征量的故障诊断法
目前，国内外通常以油中溶解的特征气体组分含量分析数据与注意之比较来诊断变压器故障的性质，特征气体主要包括总烃、C2H2、H2、CO、CO2等，根据变压器油的气相色谱测定结果和产期的特征及特征气体的注意值，对变压器等设备有*性质作出初步判断。
从大量统计数据中可以看出，变压器内部发生故障时产生的总烃中，各种气体的比例在不断变化，随着故障点温度的升高，CH4所占的比例逐渐减少，而C2H2和C2H6的比例逐渐增加，当达到电弧温度时C2H2成为主要成分。可以用表2-1所列特征气体的特点来判断故障的性质。
表2-1 判断变压器故障性质的特征气体特点

用表2-1进行设备故障的判断，对故障的性质有较强的针对性，比较直观，但是没有明确的量。同时也要注意：(1)设备出现高温热点时，也有可能产生C2H2，所以并非凡是有C2H2出现就存在放电故障;(2)H2的产生不*都是由放电现象所产生的，H2单一组分升高的原因有：设备进水或气泡引起水和铁的化学反应、高电场强度下水或气体分解、电晕作用产生、固体绝缘材料受潮后加速老化;(3)设备的老化也有可能产生H2、低分子烃类以及CO、CO2气体。
DL/T722-2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》给出了对出厂和新投运的变压器等设备气体含量要求和运行中设备油中溶解气体含量的注意值，作为诊断变压器故障性质的重要依据，如下表2-2、表2-3：
表2-2 对出厂和新投运的设备气体含量的要求