变压器油中溶解气体分析与诊断

变压器油中溶解气体分析与诊断

摘要

变压器在线监测及故障诊断技术，对提高电力系统的安全稳定性具有十分重要的意义。其中基于油中溶解气体分析的在线监测技术是变压器在线监测中最普遍，也是最重要的技术。目前己投入使用的油中溶解气体在线监测系统普遍存在一些不足，如检测气体种类少、准确度及精确度不高、体积大、成本高等。

本文对变压器油色谱在线监测及故障诊断系统进行了研究，分析了其它色谱在线监测方法的种种不足，对其进行了改进，设计了一套变压器油在线监测系统，能够及时、准确地监测变压器油中溶解的各种特征气体，实时地反映设备的运行状态，并对故障诊断算法进行了仿真。在获得真实可靠的监测数据的基础上，建立了一个诊断模型，并对该模型进行了仿真，仿真结果表明三比值法、四比值法等故障诊断方法有一定的优越性，能够比较准确地定性和定量地对故障做出判断，为电力运营部门提供有用的决策依据。

分析了变压器油中溶解气体的发展变化规律，研究了变压器油中溶解气体和故障类型之间的关系。对常用的三比值模型进行深入研究，总结了各种模型的特点和适用范围。论述了用三比值进行变压器油中溶解气体分析，诊断和预测变压器故障的有效性和可行性。

关键词：变压器油中溶解气体在线监测故障诊断

TRANSFORMER OIL DISSOLOED GAS

ANALYSIS AND DISGNOSIS

ABSTRACT

Transformers online monitoring and fault diagnosis technology, to improve the security of power system stability is of great significance.In which the oil dissolved gas analysis based on-line monitoring of transformer online monitoring technology is the most common and most important technology. Currently in use has been dissolved gas line monitoring system for a number of less common, such as the small number of gas detection, accuracy and precision is not high, bulky, high cost.

This article on-line monitoring of transformer oil chromatography and fault diagnosis system is studied, analyzed the other chromatographic method for online monitoring the various inadequacies, its improved design of a transformer oil line monitoring system capable of timely and accurate monitoring of transformer oil Various features of dissolved gases, to reflect real-time operating status of equipment, and the fault diagnosis algorithm Simulation. Access to real and reliable monitoring data, based on the establishment of a diagnostic model and the model simulation, the simulation results show that the three-ratio method, ratio method and other four-fault diagnosis method has some advantages that can more accurately the qualitative And quantitative way to judge the fault for the power operations to provide useful basis for decision making.

Analysis of dissolved gases in transformer oil developments in the law of dissolved gases in transformer oil and the relationship between type of fault. Three commonly used model for the ratio of in-depth study, summed up the characteristics of each model and application. Paper, with the three ratio transformer oil dissolved gas analysis transformer fault diagnosis and prediction of the effectiveness and feasibility.

KEYWORDS: transformer, oil dissolved gas, Online Monitoring,Diagnosis

太原理工大学

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

变压器油中溶解气体分析与诊断

一、毕业设计（论文）基本要求：

1、掌握电力变压器状态检修的各种理论基础及相关数学模型。

2、能用VB语言进行界面设计和编程。

3、能用所开发软件对电力变压器进行状态检修。

4、完成毕业设计说明书（毕业论文一份）。

5、完成10000字符与设计内容相关的英文资料翻译。

二、毕业设计（论文）原始数据及资料：

（个人依据内容书写即可）

三、毕业设计（论文）的主要内容：

1、介绍了变压器、变压器油的相关内容及变压器油国内外发展现状。

2、变压器油中溶解气体分析与诊断。

3、变压器油的运行维护。

4、变压器故障原因分析与处理。

5、变压器油中溶解气体分析与诊断。

四、学生应交出设计文件（论文)

毕业设计论文一本

五、毕业设计进度安排：

六、主要参考文献（资料）

[1] 范锡普，发电厂电气部分，四川联合大学，中国电力出版社，

2004年9月

[2] 赵志大，高电压技术，浙江大学，中国电力出版社，2006年8

阶段

设计（论文）各阶段名称 日期 1 查阅并学习变压器状态检修基本

原理方法 3月上旬—3月中旬

2 学习VB 语言编程方法

3月中旬—3月

下旬 3 建立状态检修相关数学模型 3月下旬—4月

上旬

4 编写软件与实例分析 4月上旬—5月

下旬

5 毕业论文写作 6月初—6月20

日

6

英文资料翻译 自行安排

月

[3] 邱仕义，电力设备可靠性，中国电力出版社，2004年

[4] 程相杰、高沁翔、刘建芳，变压器状态检修技术及其应用，北

京交通大学电气工程学院，2007年10月

[5]万达，王建明，变压器的故障诊断与检修策略，江苏省电力科

学研究院，江苏省电力公司

[6] 李康明、王彦斌，运行中变压器的状态评估与状态检修，2007

年第7期

[7] 杨晶、VB6.0程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2002.

[8]刘华昌，高压电容器直流局部放电的特征分析，中国工程物理

研究院，2005年3月

专业班级学生

要求设计（论文）工作起止日期 2011.3—2011.6 指导教师签字日期

教研室主任审查签字日期

系主任批准签字日期

目录

第一章绪论 (8)

1.1变压器 (8)

1.1.1变压器的分类 (8)

1.1.2电力变压器的选型原则 (10)

1.1.3变压器的作用及其意义 (17)

1.2变压器油 (18)

1.2.1变压器油简介 (18)

1.2.2变压器油国内外发展现状 (19)

第二章.变压器油中溶解气体分析与诊断 (21)

2.1.利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化 (21)

2.2.利用mL(CO2+CO)/g(纸)诊断变压器绝缘寿命 (23)

2.3利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化 (25)

2.3.1概述 (25)

2.3.2.油中糠醛含量测试方法 (25)

2.3.4利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命 (27)

2.4固体绝缘老化的综合诊断 (33)

3 变压器油的运行维护 (35)

3.1变压器油的选择 (35)

3.1.1变压器油的质量标准 (35)

3.1.2变压器油在低温下的特性 (36)

3.2 混油、补油和换油 (37)

3.2.1 混油和补油 (37)

3.2.2换油 (39)

3.3 运行变压器油的防劣措施 (41)

3.3.1 隔膜密封装置 (41)

3.3.2 净油器 (42)

3.4 变压器油的金属减活（钝化）剂 (46)

4变压器故障原因分析与处理 (49)

4.1变压器内部故障 (49)

4.1.1内部故障诊断 (49)

4.2 变压器油渗漏油的危害和原因分析 (52)

4.2.1变压器渗漏油的危害 (52)

5变压器油中溶解气体分析与诊断 (55)

5.1利用气象色谱分析检测变压器内部故障的原理 (55)

5.1.1 油中溶解气体与变压器内部故障的关系 (55)

5.1.2气相色谱分析原理 (56)

5.2 变压器内部故障诊断 (57)

5.2.1 诊断程序 (57)

5.2.2有效故障判定 (58)

5.2.3 故障类型诊断 (60)

5.2.4 故障状态诊断 (61)

5.3变压器油中气体总含量测定 (65)

5.3.1概述 (65)

5.3.2 油中含气量测定方法 (67)

5.3.3 判断标准 (67)

5.4.1 油中氢气在线监测装置 (68)

5.4.2 油中溶解气体在线监测装置 (69)

英文文献 (71)

中文文献 (86)

结论 (92)

变压器油中溶解气体分析与诊断

第一章绪论

电力变压器可以：1、传输和分配电能。如果是升压变压器，可以把电能送出去。如果是降压变压器或者配电变压器，可以将电能分别输送或分配出去；2、可以改变一、二次侧的额定电压；3、可以改变一、二次侧的相位角；4、主要是以上几条，当然还可以有：改善或保护电网的作用，减少或增加相数等等。对变压器油有十分重要的作用。

1.1变压器

通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流的电力设备。由铁心和套于其上的两个或多个绕组组成。

1.1.1变压器的分类

电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以Kva或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。

变压器的分类可根据用途、绕组电压等级和结构、输入及输出地相数、冷却方式、铁芯结构、防潮结构、调压结构以及星形连接的绕组中性点绝缘等分类原则进行分类，如表1-1所示。

表1-1 变压器分类表

分类方式分类型号的标准代

号

按相数分类单相变压器

三相变压器

多相变压器

D

S

按主绝缘材料分类浸渍式

矿物油浸变压器

合成油浸变压器

β液浸变压器

O

R 干式

包封式（环氧树脂型）

非包封式（NOMEX纸包绕绝缘式）

C

G

按冷却方式分类油浸变压器

油浸自冷变压器

油浸风冷变压器

强油水冷变压器

强油风冷变压器

强油导向风冷变压器

—

F

SP

FP

DP 干式变压器

干式自冷变压器

（<315kVA)

干冷风冷变压器（≥

315kVA）

按绕组结构分类

单绕组变压器

双绕组变压器

三绕组变压器

多绕组变压器

自耦变压器

分裂变压器（有纵、横分裂之分）

—

S

O

F

按调压方式分类无励磁调压变压器

有载调压变压器

—

Z

Y形绕组的中性点的绝缘水平分类

全绝缘变压器

分级绝缘变压器（通常为伴绝缘变压器，即中性点

绝缘水平为线端绝缘的1/2）

Q

—

按绝缘油的保护分

类开放式

密封式

—

M

按电磁线材质和材

形分类铜芯线材变压器

铜芯箔材变压器

铝芯线材变压器

铝芯箔材变压器

—

B

L

B

按用途分类

电力变压器（有升压、降压变压器之分）

牵引变压器

整流变压器

电炉变压器

调压变压器

特殊用途的变压器（如试验变压器、电焊变压器）

注符号“—”表示无代号。

1.1.2电力变压器的选型原则

众所周知，电力变压器的安全经济运行已涉及到各行各业的营运的安全性、经济性、合理性、稳定性、可靠性。电力变压器在全过程管理的主流程中，选型是首要环节。

电力变压器的选型原则可参照GB/T 17468-1998《电力变压器选用导则》，结合实际使用条件、环境、要求，投资可行性，相关的技术标准、导则等规范着手。但是，该导则仅仅只是一个技术规范，条件的局限性使之不可能包罗其他方面的综合性因素，例如，投资经济指标、维护运行经济效益、新管理环境下的适应性等。本节仅针对该导则以技术经济指标形势为要求予以简述，并结合现代新的管理理念，阐述合理选型的原则。

一．使用条件

根据变压器使用所在地的环境条件海拔高度、年最高和最低温度、最湿月平均最大相对湿度，参照国家标准GB 1094-1985相关条件及要求，予以比较对照后，再确定选型的基本要求。

（1）海拔高度。该条件与油浸变压器的外绝缘有关，亦与干式变压器器身耐受绝缘水平有关。一般使用地点在海拔高度1000m以下属于正常使用范围；当超过1000m时，则变压器的外绝缘应该进行校正，以提高外绝缘水平，必须按要求进行绝缘距离设计并采用比内绝缘水平高的外绝缘件，即采用高原型绝缘组件产品。对于干式变压器相对正常海拔高度的额定工频耐压值，以每500m为一级增加6.5%的水平进行设计。同时，随着海拔高度的升高，最高日平均、年平均温度有所降低。在正常海拔高度试验的空气冷却的变压器，当在1000m以上地点使用时，应以每500m为一级递减（油浸自冷变压器是2.0%；油浸风冷及强油风冷变压器是3.0%；自冷干式变压器是2.5%；风冷干式变压器是5.0%）进行温升值的校正设计。在正常海拔高度试验的变压器没有必要给予海拔校正。

（2）环境温度。变压器的温升与环境温度有关，若变压器冷却空气温度高于最高允许气温（40℃），则变压器的设计应将其绕组、铁芯及温升限制降低，以保证绝缘材料温度在耐热等级的允许温度以下。

（3）温度及环境污秽等级。变压器外绝缘性能与环境湿度及其污秽等级相关。对油浸变压器，湿度影响并不严重，但对于干式变压器多少有些影响，因为这类变压器的主绝缘和铁芯完全裸露在空气中，凝露对变压器绝缘有影响，同时对变压器的辅助电气设备也有影响。实际上，仅仅是湿度的影响并不大，但考虑环境污秽因素的影响，则对变压器的绝缘威胁程度是很大的。所亦必须提供湿度及环境污秽等级值，以便在设计变压器时适当地调整绝缘的爬距。

二．一般基准原则

选用变压器时，应遵循变压器的行业规范，不可随心所欲拟定不规则的技术参数，这样不会形成紊乱的局面。必须明确应符合的标准（国家标准、行业标准、国际标准或国外不标准）、名称及代号。在选用国产或者国外产品时，应力求参照国家标准GB/T 6451-1999、GB/T 10228-1997、GB/T 16274-1996、JB/T 2426-2004 进行选择。另外其他特殊要求，如损耗、声级等参数要求，即确定是

升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器还是常用变压器，并根据表1-1的变压器分类，结合其用途选择变压器的绕组数（三绕组或单绕组变压器）、相数（三相或单相变压器）、调压方式（有载调压或是无励磁调压变压器），再根据容量大小选用冷却方式。

三．技术参数的选择

（1)额定电压及分接。变压其额定电压应与所在的电力系统各电压等级相符。例如一台110kV电力降压变压器，一次侧的系统电压是110kV,二次侧电压是低于一次侧电压的各级电压，即35、10、6kV，以所需电压级为准，有可能是两级，也可能是一级。所以变压器的额定电压选择只根据所处电力系统电压而定。选择难度较大的使分接。所谓分接，即是为了达到调整电压选择的目的，将绕组按若干记抽头来改变绕组匝数。一般设计为主绕组和分接绕组，而分接绕组起到改变匝数的目的。在分接绕组上又分为主分接头与非主分接头，主分接即为与额定量（额定电压、电流、容量）相对应的分接，通常是，当分解位置数为奇数时也称主分接为中间分接；当分接位置数为偶数时，两个中间分接位置有效匝数最多的是主分接。对于分接还引进其他有关技术参数：分接因数、分接级、分接范围。在实际应用中，分接因数出现较少，但是它是一个基础参数，必须将其定义予以交代。

1）分接因数，即计非分接绕组施加额定电压时在分接绕组上所指定分接位置线端子上产生的空载电压U0绕组的额定电压UN之比值（U0/UN)或100U0、UN（以百分数表示分接因数）；也表示带有分接的绕组处在某一分接时，其有效匝数与主分接时匝数的比值。由此可见，分接因数值为1时，则说明在主分接位置上；当大于1时，称为正分接；当小于1时，称为负分接。

2）分接级为相邻分接间以百分数表示的分接因数之差。

3）分接范围为用百分数表示的分接因数与100相比的变化范围。若该因数在（100+a）~（100+a)之间变化，则认为分接范围是（+a%,-b%).当a=b时，则分接范围是±a%。可见变压器电压的调节范围不一定是以主分接为中心的对称分布，也也可以设计成不对称，根据具体需要而定。在实际运用中是将正负调压范围分成若干等分的级数（多抽头），譬如a=n*a'。关键问题是在建立这些概念后，如何选择。一般是10kV及以下电压等级的配电变压器推荐有载调压范围±4*2.5%，无励磁调压范围±5%；63kV级变压器推荐有载调压范围±8*1.25%，无励磁调压2±2.5%；110kV及以上变压器推荐有载调压范围±8*1.25%，无励磁调压范围2*2.5%。若有特殊要求，在许可的前提下可与制造厂商协商解决，如将级电压 a’有1.25%修改为1.5%，或者是适当修改n值。

（2）额定容量。额定容量指输入到变压器的视在功率值，其中包括变压器本身吸收的有功功率（即变压器总损耗的功率）和无功功率（即变压器本身呈现出的电感、电容所吸收的功率）。额定容量的选择应遵循相应的标准（GB/T 6451-1999\GB/T 10228-1997\GB/T 16274-1996\JB/T 2426-2004).原来的老标准的优选数系是R8，现在的新标准是R10，所以建议尽量采用国家标准GB/T 321-2005中的R10优选数系。对于降压变压器而言，容量选择的工作量其实并不在变压器选型的工作上，而是在被使用于系统容量的远期值的估算工作上。如何合理选择变压器额定容量，同时使变压器不因容量原因而过早地被淘汰，这是一个深邃的课题。在电力系统中，负荷的增长是一个无规律性的变化量，它与本地区或（企事业）的生产经济发展增长程度、人们生活水平息息相关。所以负荷预测量的误差很大，但是一般按变压器的运行后5-10年的预期负荷选择，同时

还应根据变压所设施变压器的数量来选择。当设置两台以上时，若一台停运，其余变压器的总容量不应小于全部负荷的60%。所以在电力系统中规划设计是比较艰难的工作。对于用电用户的终端变压器若将容量裕度选择过大，有涉及政策性电价（每月按变压器容量的一种固定收费）的问题。这意味着变压器处于“低载高价”、“大马拉小车”的状态，是既不经济的方式。简言之，变压器的容量主要取决与远期负荷的容量。对于三绕组变压器而言还涉及到容量分配的问题。即每侧绕组容量可以不相同，但是以一次绕组为基准，其他侧绕组以下雨该容量比例分配。

（3）变压器的绝缘水平。该参数是反映变压器能承受运行各种过电压和长期最高工作电压作用的能力。它是以绝缘试验作为考核手段，包括：①变压器最高工作电压②额顶端是工频耐受电压（有效值）；③额定雷电冲击耐受电压（峰值）（其中包括全波和截波两种试验）。对各级电压等级变压器的绝缘水平的要求，国家标准GB 1094.3-2003、改变311.1-1997、gb/t6451-1999均有明确的规定。但是其中对变压器中性点的绝缘水平在全国大部分选用半绝缘（相当于63kV）。因此这个电压级别的变压器中性点常用绝缘水平与国家标准有所不同，即额定短时工频耐受电压为140kV.主要原因是中性点避雷器的配合有不适之处，当高压侧主断路器发生非同期合闸时，避雷器易发生事故，额定雷电冲击耐受电压为250kV。另外，220kV电压级的降压变压器，为确保有两台变压器运行时变压器绕组的零序保护，要选用半绝缘。

（4）损耗与阻抗压降（也称短路阻抗）。损耗是体现变压器性能水平的参数，包括空载损耗和负荷损耗；阻抗压降是体现限制穿越变压器短路电流能力的参数。一般实施中可按国家标准GB/T 6451-1999、GB/T 16274-1996和GB/T 10228-1997或者按制造厂的产品样本来选择两参数。随着制造厂开发能力的加强，高性能的变压器不断涌现，性能水平设计序号高的电力变压器，损耗相应有一定程度甚至大幅度的降低。目前，用硅钢片制造的10kV配电变压器设计序号已达11型，个别制造厂声称已达13型。但是用新型导磁材料非晶合金制造的变压器，其空载损耗降低了50%~70%。35kV及以上的变压器，性能设计及序号已达9型以上。但实际上负荷损耗远大于空载损耗，若负荷损耗是空载损耗的n倍，其节能效果比空在节能大得多。另外负荷损耗与变压器的负荷系数息息相关。所谓变压器负荷系数，系指在某时间内变压器运行的实际负荷容量与额定容量的比值。所以说在节能方面不能忽视降低负荷损耗的措施。对于阻抗压降的选择，35kV及以下的变压器一般是按国家标准运作；但对于110kV及以上的变压器，为了降低其出口短路电流幅值，保证变压器动稳定性能，可适度提高阻抗压降。必须指出，阻抗压降的提高会引起电压调整率增大而影响供电质量。因此，应以两者兼顾选择为宜。

（5）空载电流。这是铭牌参数，与空载损耗有关，空载损耗低者空载电流也相应降低，两者是相辅相成的。在选择时，没有必要花太多的精力，一般按国家标准或制造厂的样本作为基准。

（6）连接组别。变压器绕组连接方式的选择是至关重要的环节，它与变压器所在电力系统的运行方式有关。对于三相的电力系统而言，各侧的变压器绕组连接方式只有三种：⑴星形连接或Y连接,表示符号Y（高压侧）或y（低压侧）；⑵三角形连接或称?连接，表示符号D（高压侧）或d（低压侧）；⑶曲折性连接或称Z连接，表示符号Z（高压侧）或z（低压侧）。各侧绕组组合后的表示方法是将高压侧的大写符号排在第一位，后面按电压高低依次排列小写符号，后面

排列的阿拉伯数字是表示绕组电压相差的时钟制序数。例如YNyn0d11,其中N和n分别表示高压和中压侧中性点引出，序数0和11分别表示高中压侧电压相差0°和高低压侧电压相差30°。三种绕组连接方法的主要特点，如表1-2所示。

表1-2 变压器绕组接线方式的特点

项目星形连接三角形连接曲折形连接

中性点的负荷能力与其他绕组的连接方法和变压

器所连接系统的零序阻抗有关

可带绕组额定

电流的负荷

励磁电流三次谐波电流

不能通过（中

性点绝缘，无

三角形接的绕

组）三次谐波电流

至少能在三角

形连接通过

三次谐波电流

能在三角形连

接绕组通过

相电压含有三次谐波

电流*

正弦波正弦波

*在三相三柱芯变压器中三次谐波电压值不大，但在三相五柱芯式变压器、三相壳式变压器和连接成三相组的电相变压器，三次谐波电压可能较高，使中性点发生漂移。

在国家标准GB 1094.4-2003中对连接组别已作详细定义，并且列出常用的连接方法以及连接组标号与三相变压器连接标志的实例。一台三相变压器或者要接成三相组别的单相变压器的连接方法，哟啊根据该变压器与其他变压器并联运行，中性点是否引出和中性点的负荷要求等条件来选择。GB/T 17468-1998中也提到我国某些地区的特殊接法：10kV与110kV输电系统电压相差是60°电气角，这意味着它们的时钟序数是10，即此时可采用YNd11y10。在多雷地区可采用Dy 和Yz的连接方式。根据变压器的设计基准和使用，除配电变压器外最好不要选用全星形接法的变压器。连接组别的选择最好按国标推荐的常用连接组。一般原则：⑴分期投入的变压器，在前期选择的应谨慎选好脸接组，以便后期选用相同连接组，便于维护：⑵在大电力系统中应固定统一的连接组，便于以后随系统负荷调节时变压器的变压器的变动；⑶对于需要并联运行的变压器，更应考虑选好连接组。

（7）冷却方式。冷却装置是变压器的重要组成部分，变压器的损耗是变压器的发热源，若冷却不良会导致变压器在运行时温度急剧上升，从而影响出力。变压器依据容量采用不同方式的冷却装置；变压器主绝缘材料不同，所选用的冷却方式也较大的差异。目前常推荐的冷却方式如表1-3所示。

表1-3 变压器常用冷却方式分类

变压器分类冷却方式冷却方式的标

志

适用范围特征

油浸变压器

油浸自冷ONAN

31500KVA及以

下、35kV及以

下变压器

50000kVA及以

下变压器

无冷却动力、

节能、维护简

单、维护费用

低廉，造成成

本低

油浸风冷ONFN

12500~63000k

VA,35~110kV,

75000KVA及以

下、110kV变

压器,4000kVA

及以下、220kV

变压器

对容量较大的

变压器有较好

的冷却效果，

冷却功率最

小；比较经济，

维护工作量及

费用较少

强迫油循环风

冷

OFAF

180000kVA、

220kV变压

器,63000~160

00KVA、1100kV

变压器

对大容量变压

器有良好的冷

却效果，冷却

装置动力功率

较大，比较经

济，维护及费

用略大

强迫导向油循

环风冷

ODAF

180000kVA及

以上、220kV

变压器,330kV

和550kV变压

对特大型变压

器采用，冷却

装置动力的配

置功率大；维

器护工作量及费

用略大

强迫（导向）油循环水冷OFWF(ODWF)

一般在水力发

电厂的升压变

使用

因采用水作第

二冷却介质，

装置结构较复

杂，特别是深

防水渗入油

中；维护工作

量及费用小

干式变压器空气自冷ANAN

630kVA以下的

10（或6）kV

变压器

结构简单，无

冷却动力功

率，节能；维

护工作量及费

用小

空气风冷ANAF2

630kVA以下的

10（或6）kV

变压器35kV

变压器

结构略为复

杂，需要冷却

动力功率；维

护工作量及其

费用略大

①现已开发110kV、63000kVA的电力变压器

②一般在100kVA及以上的干式变压器设有两种冷却方式。但是厂家不推荐此方式长时间连续过负荷运行，仅作为短时急救过负荷运行。

散热器的布置形式有两种：一种是挂吊在变压器油箱外壁之上，从结构上看，结构简单，油的循环路径短，比较适合油浸自冷方式的冷却设计，所以该冷却方法的变压器绝大部分采用此种冷却结构。在变压器设计中，温度场的计算比磁场和电场的计算更为复杂，所以有些设计能力较弱的制造厂，所生产的较大容量的油浸制冷变压器一定要做升温试验，以确保变压器在运行中不至于因温升过大而导致使用寿命缩短。另外一种是分体式，散热器和箱体是分别独立固定的，由于采用汇流管结构，散热器的散热效果较好、温度分布均匀，且因散热器与变压器油箱本体是分离安装，使其油箱裸露在外，更有利油箱自身辐射散热，相应增大

了变压器本身的散热能力。

冷却器的分布形式与散热器相同，同样有两种；一种是挂吊式，将每组冷却器吊挂在变压器的油箱壁上，此种形式的分布，安装占地面积小，连接结构简单，油的循环路径较小。为减小油箱比的载荷需要架设辅助支撑结构，对变压器检修略带来不便，需要逐个拆除冷却器，同时冷却器检修也不方便；而另一种分布形式是把冷却器集中独立的固定在支架上，使油箱不承载负荷，缺点是安装占地面积较大，但是在变压器检修时检修工量可减少，不必将冷却器逐个拆除，只需把连接管拆除即可继续下一道工序。两种分布形式在冷却效果方面并无明显的优劣之区别。当然选用时，应因地制宜。在选用冷却器时潜水泵的选择是不可忽视的，现在常用的潜水泵有两种：其一是离心泵，其二是盘式泵。不论是那一种，为了使变压器安全运行，按变压器的反事故措施，要求其转速不大于1500r/min,其目的就是使其寿命延长。冷却器又分为空气冷却器和水冷却器，前者已被广泛采用，一般降压变压器普遍使用此类冷却器，绝大部分升压变压器，特备是火力发电厂也普遍采用。水冷却器通常被水力发电厂选用。

在此，着重推荐一下110kV容量为20000~63000kVA的油浸自冷方式的变压器。这种方式的变压器冷却形式是各种冷却方式中最简单、最方便、最便宜、最安全的一种。所谓简单，即除散热器外，无需其他任何辅助设备来辅佐该装置的冷却能力；所谓方便，即无需专人监护和维护管理；所谓便宜，它是各类变压器冷却装置中结构最简单的一种，造价和维护费用必定较低廉；正因结构最简单，自然循化冷却，除非冷却路径的管道被堵塞（几乎不可能发生），通常几乎不可能发生破坏冷却平衡状态的现象，所以说是最安全的冷却方式。特别是在无人值班的变电站，安装此类型冷却装置的变压器，当负荷高峰季节时不会担心因风机发生故障而被迫降低变压器的负荷，影响正常供电。过去，如此优良的冷却方式，却因冷却容量和设计计算技术等方面因素的局限而只能在小型变压器上。

（8）变压器油和保护系统。对于变压器油的三种规格：10号、25号、45号油，用户可根据当地的气候条件（每百年最低气温）来选择其型号。例如，某地每百年最低气温是-19℃，那么变压器油的型号可选择为25号。对于备用油应做到选用同型号油，不同号牌的油要混用时，必须要做混油试验，特别是进口或牌号不清的油要混用时更要谨慎。对变压器油的油基也有相应的要求，如选择环烷基油还是石蜡基油。一般根据运行经验的总结，环烷基的运行参数比后者较为稳定。此外，为了避免变压器油长期与空气接触而氧化变质，应将容量较大的变压器的出油装置设计成全密封结构，使变压器油与空气完全隔离。同时要解决变压器油的热胀冷缩可能引起的密封结构的破坏。在小型变压器上采用膨胀是散热器或波纹形箱壁油箱，以代替储油柜作为油体积变化时的补偿装置（与空气完全隔离）。对大型变压器，应在储油柜的结构上采取与空气隔离的措施，通常采用胶囊和隔膜两种形式，后者除易产生渗漏外其他性能与前者相同。一般为防渗漏，多倾向

采用胶囊式。另外对于大型变压器，必须在油箱壁或在潜油泵后设置净油器，以便净化变压器油。目前已广泛使用不锈钢波纹密封式储油柜，选用时应选则波纹接焊接质量好的产品。

（9）变压器的声级。只是指标要求在出厂试验时，在额定电压下空载时发出的噪声。然而运行变压器的噪声实际上应该指的是额定电压、额定电流和额定频率下运行时发出的电磁噪声。所以说在订货文件中所指的变压器升级要求实际上是变压器空载状态的噪声。但是，在多次实践中，与制造厂商协商在测量声级是将空载励磁电压提升至1.3~1.5UN,以作为变压器带负荷时升级的增量的补偿，其效果较为满意。事实上某些变压器在出厂试验时符合要求，但一到现场投运后升级增量过大，其原因是复杂、多方面的，通常是制造质量、设计参数的选择、测试方法、运输等方面的失误而引起的。虽然要求提高声级测量时的空载励磁电压尚未获得国家标准的认可，但与制造单位协商是允许的。在社会上，环保部门指定的噪声排放标准GB 12348-1990和GB 3096-1993的要求是较严格的，而变压器负荷噪声在正常情况下略大于空载噪声，同时要考虑噪声源（变压器）距排放点衰减值。应避免过分降低变压器声级值，使变压器造价过高。

综上所述，变压器的选用应以其运行可靠性及其使用寿命为基本原则，结合实际条件合理选择各项参数，以便做到经济、可靠、安全、实用。

（10）其他结构的要求。对变压器油箱、联管、蝶形阀门、套管电流互感器等组件根据相关标准和规程的要求，有如下规定：220kV变压器油箱盖顶部和升高座排气联管向储油柜的升高坡度应分别有1%~1.5%和1.5%；油箱的机械强度能承受负真空压力；蝶形阀门的布置要求和套管电流互感器的参数选择均应符合有关标准。

1.1.3变压器的作用及其意义

主要作用是变换电压，以利于功率的传输。在同一段线路上,传送相同的功率, 电压经升压变压器升压后，线路传输的电流减小,可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的，而降压则能满足各级使用电压的用户需要。 (1)按相数分：1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。 (2)按冷却方式分：1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 (3)按用途分：1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。 (4)按绕组形式分：1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可

做为普通的升压或降后变压器用。 (5)按铁芯形式分：1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。2)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器

变压器油在变压器中的作用是绝缘、冷却；在有载开关中用于熄弧。1.2变压器油

科技名词定义

中文名称：变压器油

英文名称：transformer oi

L 定义：适用于变压器等电器(电气)设备、起冷却和绝缘作用的低黏度油品。所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）

1.2.1变压器油简介

变压器油样品

变压器油：是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物。

变压器油的主要作用：

（1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。

（2）散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。

（3）消弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。

对变压器油的性能通常有以下要求：

（1）变压器油密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀。

（2）粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪电。

（3）闪点应尽量高，一般不应低于136℃。（

（4）凝固点应尽量低。

（5）酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线等的腐蚀。

（6）氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示，它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量（毫克）。

（7）安定度不应太低，安定度通常用酸价试验的沉淀物表示，它代表油抗老化的能力。

1.2.2变压器油国内外发展现状

国内外变压器色分析仪都有很大发展。PerkinElmer是全球领先的分析仪器与生命科学解决方案供应商，主要致力于人类健康和环境健康的改善。在色谱领域，我们拥有50多年气相色谱仪(Gas Chromatography)的研发生产经验，在各行业都有非常成熟的应用。PerkinElmer的Clarus系列气相色谱仪可满足当前绝大部分样品分析、过程监测和质量控制所需要的完美性能和批量处理能力。Clarus 680气相色谱仪(GC)建立在PerkinElmer公司多项发明创造基础上。它包括独特的预排切割压力平衡系统、性能优异的程序控制气路系统、功能强大的Totalchrom色谱工作站和创新的触摸化彩屏。在传统柱箱上实现了快速升温降温。使分析周期大大缩短，工作效率大幅提升。。。Clarus 480气相色谱仪(GC)以合理的价格为需要控制预算的实验室提供了一流的 Clarus GC系列一贯所秉承的卓越性能和分析能力。其灵活性可以满足各种分析要求，包括制药、环境监控、法医学、食品和饮料、材料检测以及教学机构实验室的分析要求。。。Clarus 580 气象色谱仪(GC)是提供了包含最具创新的图形化仪器界面，触摸式彩色显示屏，使仪器操作和控制变得极为简单。高精度、宽范围的柱箱温度控制保证分析结果的准确可靠。运用专利技术从根本上防止有害溶剂和高沸点污染物进入GC系统，延长GC寿命，节省分析时间。。。

国内的变压器色谱分析仪也有突飞猛进的发展。GC-9560-HD变压器油专用色谱仪是上海华爱色谱分析技术有限公司最新推出的一款专用于电力用绝缘油中溶解气体组份含量测定的专用气相色谱仪，仪器采用先进三检测器流程，配TCD检测器和两个FID检测器，一次进样,7分钟内即可完成绝缘油中溶解的8种

气体组分含量的全分析。其中H

2和O

2

通过TCD检测；烃类气体（CH

4

、C

2

H

4

、C

2

H

6

、

C 2H

2

）通过FID

1

检测，CO、CO

2

通过FID

2

检测，克服了大量CO、CO

2

对烃类气体的

影响，特别是对C

2H

2

的影响，缩短检测时间的同时也大大提高了检测灵敏度。

产品名称：气相色谱仪

产品型号：JC1308- 301

关键词：气相色谱仪变压器油色谱分析仪色谱仪

气相色谱仪，专为变压器油色谱分析领域开发，应用了国际最先进的EPC气路控制系统和虚拟仪器设计理念，采用了革新性的先进技术，智能性更强，灵敏度更高，操作更方便。各项性能指标均达到国际一流水平。

技术参数：

信号通道数：单TCD、双FID，3通道信号同时输出

稳定时间：<30min 温控精度：±0.1℃

EPC控制精度：±0.1ml/min 功率：≤1500W

智能液晶触摸屏参数： 5.7吋，640x480点阵，65k色

分析时间： A型单针进样，8分钟完成7种特征气体分析

B型双针进样，11分钟完成9种特征气体分析

C型单针进样，5分钟完成5钟特征气体分析

环境温度： -10℃～35℃外形尺寸：490mm x 575mm x 480mm

最小检测浓度：单位：μL/L

性能特点：

电子气路控制(EPC)

通过精密的闭环反馈控制系统，实现载气流量的数字化调节与稳流。从根本上解决了手动阀件的漂移，并根据环境温度变化自动进行补偿与校准。确保载气流量的高度重复性。

虚拟仪器控制面板(VI)

色谱仪的控制面板可通过虚拟仪器技术显示在配套的工作站软件界面上。仪器的操作全部可通过工作站进行。全面实现自动化、智能化，仪器开机后不需要任何操作即可达到分析状态。

三通道信号输出

变压器油中溶解气体在线监测概要

变压器油中溶解气体在线监测方法研究

摘要 (3) 1. 导言 (4) 2. 国内外发展现状及发展趋势 (6) 3. 变压器油中溶解气体在线监测方法的基本原理 (9) 3.1.变压器常见故障类型 (9) 3.2.变压器内部故障类型与油中溶解特征气体含量的关系 (10) 4. 基于油中特征气体组分的故障诊断方法 (14) 4.1.特征气体法 (14) 4.2.三比值法 (15) 4.3.与三比值法配合使用的其它方法 (17)

摘要 电力变压器是电力系统中最主要的设备，同时也是电力系统中发生事故最多的设备之一，对其运行状况实时监测，保证其安全可靠运行，具有十分重要的意义。变压器油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映设备异常的特征量。如何以变压器油中溶解气体在线监测为手段，实现对运行变压器潜伏性故障的诊断和预测，是本文的出发点。 本文的目标是研究基于油中溶解气体分析（DGA）的电力变压器状态监测与故障分析方法，通过气体色谱分析方法实现对变压器油中溶解的七种特征气体（氢气H2、甲烷CH4、乙炔C2H2、乙烯C2H4、乙烷C2H6、一氧化碳CO、二氧化碳CO2)组分含量在线实时监测，从而达到对电力变压器工作状态的诊断分析。

1.导言 现代社会对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展。一方面是单台电力的容量越来越大；另一方面是电力网向着超高压的方向发展，并正组织成庞大的区域性甚至跨区域的大电网。然而，随着电力设备容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备故障给人们的生产和现代生活所带来的影响也就越来越大。这就要求供电部门在不断提高供电质量的同时，要切实采取措施来保证电力设备的正常运行，以此来提高供电的可靠性。长期以来形成的定期检修已不能满足供电企业生产目标。激烈的市场竞争迫使电力企业面临着多种棘手的问题，例如如何提高设备运行可靠性、如何有效控制检修成本、合理延长设备使用寿命等。因此，状态检修已成为必然。而状态检修的实现，必须建立在对主要电气设备有效地进行在线监测的基础上，通过实时监测高压设备的实际运行情况，提高电气设备的诊断水平，做到有针对性的检修维护，才能达到早期预报故障、避免恶性事故发生的目的。由此可见，以变压器状态监测为手段，随时对其潜伏性故障进行诊断和预测以及跟踪发展趋势是十分必要的。 对于大型电力变压器，目前几乎大多是用油来绝缘和散热，变压器油与油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体；变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成气泡在油中经过对流、扩散作用，就会不断地溶解在油中。同一类性质的故障，其产生的气体量随故障的严重程度而异。由此可见，油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映电气设备电气异常的特征量。 溶解气体分析(Dissolved Gas Analysis简称DGA)是诊断变压器内部故障的最主要技术手段之一。根据GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，可以通过分析油中7种分析组分H2、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、CO和CO2的含量来判断并分析故障。通过从油样中分离出这些溶解气体，并利用色谱技术对其进行定量分析。变压器油中溶解的各种气体成分的相对数量和形成速度主要取决于故障点能量的释放形式及故障的严重程度，所以根据色谱分析结果可以进

变压器油中溶解气体的成分和含量

变压器油中溶解气体的成分和含量 与充油电力设备绝缘故障诊断的关系 摘要：介绍了通过分析变压器油中溶解气体的成分和含量以判断充油电力设备故障的机理和方法。 关键词：变压器；变压器油；气相色谱法；比值法 1 前言 气相色谱法一直是国内外许多电力设备制造厂作为检验质量、开发新产品的有力工具。实践证明，用气相色谱法能有效地发现充油电力设备内部的潜伏性故障及其发展程度，而利用其他电气试验方法很难发现某些局部发热和局部放电等缺陷。故在1999年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，把油中气体色谱分析放在“电力变压器及电抗器”试验的首位。某些变压器厂家在其产品中还装设了DGA(dissolved gas analysis，即溶解气体分析)自动检测报警系统。 2 故障分析的机理 充油的电力设备(如变压器、电抗器、电流互感器、充油套管和充油电缆等)的绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料(如电缆纸、绝缘纸板等)所组成。其中 矿物绝缘油即变压器油，是石油的一种分镏产物，其主要成分是烷烃(C n H 2n+2 )、环烷族饱 和烃(C n H 2n )、芳香族不饱和烃(C n H 2n-2 )等化合物。有机绝缘材料主要是由纤维素(C 6 H 10 O 5 ) n 构成。在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，会分解出极少量的气 体(主要有氢H 2、甲烷CH 4 、乙烷C 2 H 6 、乙烯C 2 H 4 、乙炔C 2 H 2 、一氧化碳CO、二氧化碳CO 2 等7种)。当电力设备内部发生过热性故障、放电性故障或受潮情况时，这些气体的产

量会迅速增加。表1列出气体的种类与外施能量的关系。 这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，例如变压器有一部分气体从油中逸出进入气体继电器(瓦斯继电器)。经验证明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体组织成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义。 表1 气体种类与外施能量的关系 气体CO CO2H2CH4C2H6C2H4C2H2 能量/J 3特征气体色谱的分析和判断 判断有无故障的两种方法 与油中溶解气体的正常值作比较判定有无故障 若氢和烃类气体不超过表2所列的含量，则认为电力设备运行正常。 表2 油中溶解气体的正常值 气体成分H2CH4C2H6C2H4C2H2总烃(C1+C2) 正常极限值/μ1004535555100 根据总烃产气速率判定有无故障 当总烃含量超过正常值时，应考虑采用产气速率判断有无故障。绝对产气速率V：

油中溶解气体及微水便携式监测仪

油浸式变压器 油中溶解气体及微水便携式监测仪 Transport X 通用电气商业(上海)有限公司 凯尔曼电力科技(上海)有限公司 2008年10月

前言： 在现代电力工业的设备运行和维护中，要求在电厂或电站运行的关键变压器特别是发现有异常的变压器上经常进行故障气体，微水含量，局部放电，绕组变形等多种项目的测量。从这些结果中得到的科学信息是电力部门预计并控制安全服务和运行成本的诸多因素。 随着现代科技的快速发展以及微处理器的引入，使智能化便携式检测仪器的广泛应用成为可能。它可从多气体比值判断故障性质及类型，采取必要措施，使变压器的故障在初期就得到预防，从而将故障消灭在萌芽阶段，更显示出了他的重要作用。近年来在国外各大电力部门的应用已经证明，便携式检测技术对电力设备的充分利用，提高效益，延长使用寿命以及降低运行维护费用方面都有极大的作用。 自1960年以来，世界电力工业广泛使用变压器油中多种故障气体的色谱分析及多比值，TD图等判断方法为电力部门的安全高效运行提供重要依据。但其测量周期较长，脱气误差较大以及耗时较多等问题，尚难满足安全生产和状态检修的要求。因此，变压器油中多种故障气体的检测就成为迫切的需要。 由国家质量监督局颁布的最新国家标准“变压器油中溶解气体分析和判断导则”中指出了变压器绝缘油的产气原理是由于绝缘油和固体绝缘材料在电及热作用下的分解。低能量放电故障促使最弱的C-H键断裂，主要重新化合成氢气，乙烯在高于甲烷和乙烷的温度下生成。大量的乙炔是在电弧的弧道中产生。 标准定义了“对判断充油电器设备内部故障有价值的特征气体：即氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）”，并说明氧气（O2）和氮气（N2），可作为辅助判断指标。因此对包含氧气（O2）在内的8种故障气体进行在线检测才能符合中国国家标准的要求。 由于实验室油中溶解气体分析方法是间隔一定时间的周期分析，它能够检测出变压器内部潜伏期长、发展缓慢的故障。但对发展快、甚至突发性的故障，则往往容易反应不及时，而难以预防此类事故的发生。 便携式变压器油中溶解气体检测设备，就是为了弥补其实验室周期分析的不足而发展起来的。因为即使突发性故障，也有一个发生、发展的时间过程，只要能够针对有异常的

变压器油中溶解气体分析与诊断

变压器油中溶解气体分析与诊断 摘要 变压器在线监测及故障诊断技术，对提高电力系统的安全稳定性具有十分重要的意义。其中基于油中溶解气体分析的在线监测技术是变压器在线监测中最普遍，也是最重要的技术。目前己投入使用的油中溶解气体在线监测系统普遍存在一些不足，如检测气体种类少、准确度及精确度不高、体积大、成本高等。 本文对变压器油色谱在线监测及故障诊断系统进行了研究，分析了其它色谱在线监测方法的种种不足，对其进行了改进，设计了一套变压器油在线监测系统，能够及时、准确地监测变压器油中溶解的各种特征气体，实时地反映设备的运行状态，并对故障诊断算法进行了仿真。在获得真实可靠的监测数据的基础上，建立了一个诊断模型，并对该模型进行了仿真，仿真结果表明三比值法、四比值法等故障诊断方法有一定的优越性，能够比较准确地定性和定量地对故障做出判断，为电力运营部门提供有用的决策依据。 分析了变压器油中溶解气体的发展变化规律，研究了变压器油中溶解气体和故障类型之间的关系。对常用的三比值模型进行深入研究，总结了各种模型的特点和适用范围。论述了用三比值进行变压器油中溶解气体分析，诊断和预测变压器故障的有效性和可行性。 关键词：变压器油中溶解气体在线监测故障诊断

目录 第一章绪论 (4) 1.1变压器 (4) 1.1.1变压器的分类 (4) 1.1.2电力变压器的选型原则 (6) 1.1.3变压器的作用及其意义 (13) 1.2变压器油 (14) 1.2.1变压器油简介 (14) 1.2.2变压器油国内外发展现状 (15) 第二章.变压器油中溶解气体分析与诊断 (17) 2.1.利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化 (17) 2.2.利用mL(CO2+CO)/g(纸)诊断变压器绝缘寿命 (19) 2.3利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化 (20) 2.3.1概述 (20) 2.3.2.油中糠醛含量测试方法 (21) 2.3.4利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命 (23) 2.4固体绝缘老化的综合诊断 (29) 3 变压器油的运行维护 (30) 3.1变压器油的选择 (30) 3.1.1变压器油的质量标准 (30) 3.1.2变压器油在低温下的特性 (31) 3.2 混油、补油和换油 (33) 3.2.1 混油和补油 (33) 3.2.2换油 (34) 3.3 运行变压器油的防劣措施 (36) 3.3.1 隔膜密封装置 (36) 3.3.2 净油器 (37) 3.4 变压器油的金属减活（钝化）剂 (42)

变压器油中气体分析

变压器油中气体分析 通过培训掌握绝缘油中气体含量分析，气相色谱技术是近年来兴起的一项新技术，能够对运行中的变压器进行实时监测，通过采集变压器箱体内的少量油样，分析油中气体的组分及其含量，就可以判断变压器是否存在故障、故障的性质以及故障的大致部位。 油浸式变压器一旦出现故障，将造成影响现场生产，甚至造成机组停机，损失巨大。及时了解油浸变压器内部运行情况并发现故障苗头，对保证变压器安全、可靠、优质运行有十分重要的意义。 一、气相色谱法的原理和意义 色谱法它是一种物理分离技术。它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，叫做固定相，另一相则是推动混合物流过此固定相的流体，叫做流动相。当流动相中所含的混合物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用。由于各组分在性质与结构上的不同，相互作用的大小强弱也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后秩序从固定相中流出，这种借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术，称为色谱法。当用液体作为流动相时，称为液相色谱，当用气体作为流动相时，称为气相色谱。 气相色谱法的一般流程主要包括三部分：载气系统、色谱柱和检测器。 当载气携带着不同物质的混合样品通过色谱柱时，气相中的物质一部分就要溶解或吸附到固定相内，随着固定相中物质分子的增加，从固定相挥发到气相中的试样物质分子也逐渐增加，也就是说，试样中各物质分子在两相中进行分

配，最后达到平衡。这种物质在两相之间发生的溶解和挥发的过程，称分配过程。分配达到平衡时，物质在两相中的浓度比称分配系数，也叫平衡常数，以Ｋ表示，Ｋ＝物质在固定相中的浓度／物质在流动相中的浓度，在恒定的温度下，分配系数Ｋ是个常数。 由此可见，气相色谱的分离原理是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，试样的各组分就在两相中经反复多次地分配，使得原来分配系数只有微小差别的各组分产生很大的分离效果，从而将各组分分离开来。然后再进入检测器对各组分进行鉴定。 不同的故障会产生不同的主要特征气体和次要特征气体，这些故障气体的组成和含量与故障类型及严重程度有密切关系。分析溶解于油中的气体，就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障，并可随时监视故障的发展状况。因此，国家规程对于变压器油中各种气体的含量有着明确而严格的要求。特别是对于乙炔，它是反映故障放电的主要指标，一旦出现，就可能是变压器内部严重故障的反应。因此对于变压器油中乙炔的含量应严格要求和追踪。对于出现含乙炔的变压器油的变压器，应严格按规定进行追踪分析判断，并结合电气试验，对变压器内部运行做出正确的分析判断。当变压器油中的油气组分超标时，我们可以认为其设备内部就可能存在故障。气相色谱技术的运用充分解决了这一难题。变压器油气的色谱分析及色谱追踪试验，能够真实有效的反映设备的运行情况，对于尽早发现设备内部过热或放电性故障，及早预防保证设备的正常运行，有着重要的作用。 二、绝缘油气体在线装置工作原理 变压器在发生故障前，在电、热效应的作用下，其内部会析出以H2为主的

油色谱试验标准

油色谱分析试验标准 一、作业前的准备 （一）人员配置：2人（一人操作、一人监护） （二）工器具：油色谱分析仪，油样振荡器电源，烘干箱，油样注射器、5ML注射器、1ML注射器万用表，点火器 二注意事项 1、开色谱分析仪器前，一定先打开氮气钢瓶总阀，避免钨丝烧坏。 2、色谱分析仪器上的压力表参数：氮气0.32Mpa，氢气0.14Mpa，空气0.14Mpa。 3、注射样品后，当采集波形因某种原因，时间没有完成而停止了，需要等到上一次时间完成后才可开始注射下一次的样品，进行第二次试验。 4、A信号采集的六个峰值分别是：一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、乙烷（C2H6）。 5、检测器A内的塞子，大概30次换一次。 6、开机后，当没有信号显示，检查“检测器”开关是否打开。 7、柱箱温度值不能升高时，检查柱箱温度开关是否打开。 8、变压器油气体色谱分析 油中溶解气体含量的注意值： 总炔 150ppm 乙炔 5ppm 氢气 150ppm ※总炔=甲烷+乙炔+乙烯+乙烷 ppm是每升油中含该气体的微升数（106） 三常见故障 1信号A显示“8300”，信号板A放大板没插好， 2信号B显示“1535”，调节调零旋转扭，若值没有什么变化，可能是信号B的钨丝烧坏或旋转按钮损害，需厂家修理处理。 3量程都是1如： SIGNAL 1 RANGE 1 SIGNAL 2 RANGE 1 4调零、衰减都是“0”。 四操作步骤 1开机 1.1打开空气、氢气、氮气钢瓶总阀。钢瓶总阀上的输出压力表的值在0.4 Mpa ＜压力值＜0.5Mpa，钢瓶压力表小于2Mpa以下，换钢瓶。 1.2打开色谱分析仪器的红色开关。

应用油中溶解气体分析法判断变压器故障

编号：AQ-JS-03420 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 应用油中溶解气体分析法判断 变压器故障 Application of dissolved gas analysis in oil to judge transformer fault

应用油中溶解气体分析法判断变压 器故障 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 1根据油中溶解气体进行变压器故障诊断 变压器油是由具有不同键能的化学键键合在一起的碳氢化合物分子组成的。它作为良好的介质材料在变压器中起绝缘、散热、灭弧等作用，并有其特殊的性能。 在正常运行条件下，变压器油和固体绝缘材料由于受到电场、热、水分、氧的作用，随时间而发生速度缓慢的老化现象，产生少量的氢、低分子烃类气体和碳的氧化物等。 当变压器在故障状态下运行时，故障点周围的变压器油温度升高，其化学键断裂，形成多种特征气体。因不同键能的化学键在高温下有不同的稳定性，根据热力动力学原理，油裂解时生成的任何一种气体，其产气速率都随温度而变化，在一特定温度下达到最大

值。随着温度的上升，最大值出现的顺序是：甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)。在温度高于1000℃时，还有可能形成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。故障下产生的气体通过运动、扩散、溶解和交换，将热解气体分子传递到变压器油的各部分。 油中溶解气体分析法就是根据故障下产气的累计性、故障下的产气速率和故障下产气的特性来检测与诊断变压器等充油电气设备内部的潜伏性故障的。 2采用色谱法分析变压器故障的注意事项 (1)发现特征气体组分含量增长时，应缩短跟踪分析周期，并结合历史数据、产气速率、负荷情况、电气试验、新投运设备出厂前的状况、检修工艺流程等，确定故障是由于电路还是磁路或是其它原因，如辅助设备、设备材料、检修工艺等引起的，以缩小检修时的故障查找范围。 (2)由于取样阀中某些特殊的材料(如含镍不锈钢合金等)的催化作用，生成大量的氢气聚集在取样阀周围；取样阀在进行焊接后，大量在高温下产生的特征气体同样会聚集在取样阀的周围，此时取

变压器油中溶解气体分析的原理及方法8页

变压器油中溶解气体分析的原理及方法 充油电力变压器在正常运行过程中受到热、电和机械方面力的作用下逐渐老化，产生某些可燃性气体，当变压器存在潜伏性故障时，其气体产生量和气体产生速率将逐渐明显，人们取变压器油样使用气相色谱方法获得油中溶解的特征气体浓度后，就可以对变压器的故障情况进行分析。由于大型充油电力变压器是一个非常复杂的电气设备，变压器存在潜伏性故障时与多种因素存在耦合，特征气体形成涉及的机理十分复杂，这些机理及由这些机理导出的诊断方法对智能诊断方法有很好的借鉴意义。 1 变压器油及固体绝缘的成份及气体产生机理分析 虽然SF6气体绝缘、蒸发冷却式气体绝缘变压器和干式变压器、交联聚乙烯绕组变压器等有着良好的发展前景，但是变压器油优良的绝缘和散热能力是它们所不能替代的，目前高电压、大容量的电力变压器仍然普遍采用充油式。充油电力变压器内部的主要绝缘材料是变压器油、绝缘纸和纸板等A 级绝缘材料，当运行年限为20年左右时，最高允许的温度为105℃左右。变压器油中特征气体是由变压器油及固体绝缘产生的，与它们的性能存在着密切的关系。 1 变压器油的成份及气体产生机理 变压器油是由天然石油经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油。它是由各种碳氢化合物所组成的混合物，其中碳、氢两元素占全部重量的95%～99%。主要的碳氢化合物有环烷烃(50%以上)、烷烃(10%～40%)和芳香烃(5%～15%)组成[9]。不同变压器油各种成份的含量有些不同。 变压器油中不同烃类气体的性能是不同的。环烷烃具有较好的化学稳定性和介电稳定性，黏度随温度的变化很小。芳香烃化学稳定性和介电稳定性也较好，在电场作用下不析出气体，而且能吸收气体；但芳香烃易燃、黏度大、凝固点高，且在电弧的作用下生成的碳粒较多，会降低油的电气性能。环烷烃中的石蜡烃具有较好的化学稳定性和易使油凝固，但在电场的作用下易发生电离而析出气体，并形成树枝状的X蜡，影响油的导热性。 变压器油在运行中受到温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用会形成某些氧化物及其油泥、氢、低分子烃类气体和固体X蜡等，这就是绝缘油的老化和劣化作用。正常的老化和劣化情况下，变压器油中仅能产生少量的气体，通常它们的含量在临界值之下。

变压器油中气体分析

变压器 TRANSFORMER 2000 变压器油中溶解气体的成分和含量 与充油电力设备绝缘故障诊断的关系 张利刚 摘要：介绍了通过分析变压器油中溶解气体的成分和含量以判断充油电力设备故障的机理和方法。 关键词：变压器；变压器油；气相色谱法；比值法 中图分类号：TM411；TM406 文献标识码：B 文章编号：1001-8425(2000)03-0039-04 Relation between the Composition & Contents of Dissolved Gases in Transformer Oil and Insulation Fault Diagnosis of Oil-Filled Power Equipment ZHANG Li-gang Abstract:The mechanism and method of estimating the oil-filled power equipment fault through analyzing the composition & contents of dissolved gases in transformer oil are introduced.

Key words:Transformer; Transformer oil; Gas Chromatography; Ratio method 1 前言 气相色谱法一直是国内外许多电力设备制造厂作为检验质量、开发新产品的有力工具。实践证明，用气相色谱法能有效地发现充油电力设备内部的潜伏性故障及其发展程度，而利用其他电气试验方法很难发现某些局部发热和局部放电等缺陷。故在1999年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，把油中气体色谱分析放在“电力变压器及电抗器”试验的首位。某些变压器厂家在其产品中还装设了DGA(dissolved gas analysis，即溶解气体分析)自动检测报警系统。 2 故障分析的机理 充油的电力设备(如变压器、电抗器、电流互感器、充油套管和充油电缆等)的绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料(如电缆纸、绝缘纸板等)所组成。其中矿物绝缘油即变压器油，是石油的一种分 镏产物，其主要成分是烷烃(C n H 2n+2 )、环烷族饱和烃(C n H 2n )、芳香族不饱 和烃(C n H 2n-2 )等化合物。有机绝缘材料主要是由纤维素(C 6 H 10 O 5 ) n 构成。在 正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，会分解出极少 量的气体(主要有氢H 2、甲烷CH 4 、乙烷C 2 H 6 、乙烯C 2 H 4 、乙炔C 2 H 2 、一氧 化碳CO、二氧化碳CO 2 等7种)。当电力设备内部发生过热性故障、放电性故障或受潮情况时，这些气体的产量会迅速增加。表1列出气体的种类与外施能量的关系。 这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，例如变压器有一部分气体从油中逸出进入气体继电器(瓦斯继电器)。经验

应用油中溶解气体分析法判断变压器故障参考文本

应用油中溶解气体分析法判断变压器故障参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

应用油中溶解气体分析法判断变压器故 障参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 根据油中溶解气体进行变压器故障诊断 变压器油是由具有不同键能的化学键键合在一起的碳 氢化合物分子组成的。它作为良好的介质材料在变压器中 起绝缘、散热、灭弧等作用，并有其特殊的性能。 在正常运行条件下，变压器油和固体绝缘材料由于受 到电场、热、水分、氧的作用，随时间而发生速度缓慢的 老化现象，产生少量的氢、低分子烃类气体和碳的氧化物 等。 当变压器在故障状态下运行时，故障点周围的变压器 油温度升高，其化学键断裂，形成多种特征气体。因不同 键能的化学键在高温下有不同的稳定性，根据热力动力学

原理，油裂解时生成的任何一种气体，其产气速率都随温度而变化，在一特定温度下达到最大值。随着温度的上升，最大值出现的顺序是：甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)。在温度高于1 000℃时，还有可能形成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。故障下产生的气体通过运动、扩散、溶解和交换，将热解气体分子传递到变压器油的各部分。 油中溶解气体分析法就是根据故障下产气的累计性、故障下的产气速率和故障下产气的特性来检测与诊断变压器等充油电气设备内部的潜伏性故障的。 2 采用色谱法分析变压器故障的注意事项 (1) 发现特征气体组分含量增长时，应缩短跟踪分析周期，并结合历史数据、产气速率、负荷情况、电气试验、新投运设备出厂前的状况、检修工艺流程等，确定故障是由于电路还是磁路或是其它原因，如辅助设备、设备材

变压器油中溶解气体的分析与故障判断

变压器油中溶解气体的分析与故障判断 随着变压器运行时间的延长，变压器可能产生初期故障，油中某些可燃性气体则是内部故障的先兆，这些可燃气体可降低变压器油的闪点，从而引起早期故障。 变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解，产生的气体大部分溶于油中，但产生气体的速率是相当缓慢的。当变压器内部存在初期故障或形成新的故障条件时，其产气速率和产气量则十分明显，绝大多数的初期缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行适当分析即能检测出故障。 1、变压器油中的气体类别 气相色谱法正是对变压器油中可燃性气体进行分析的最切实可行的方法，该方法包括从油中脱气和测量两个过程。矿物油是由大约2871种液态碳氢化合物组成的，通常只鉴别绝缘油中的氢气(H2卜氧气(02)、氮气 (N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(C0)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(C02)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9种气体，将这些气体从油中脱出并经分析，证明它们的存在及含量，即可反映出产生这些气体的故障类型和严重程度。油在正常老化过程产生的气体主要是一氧化碳(C0)和二氧化碳(C02)，油绝缘中存在局部放电时(如油中气泡击穿)，油裂解 产生的气体主要是氢气(H2)和甲烷(CH4)。在故障温度高于正常运行温度不多时，产生的气体主要是甲烷 (CH4)， 随故障温度的升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐渐成为主要物征气体；当温度高于1000 C时(如在电弧弧道温度300 C以上)，油裂解产生的气体中含有较多的乙炔(C2H2)，如果故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一 氧化碳(CO)和二氧化碳(C02)。 2、如何判断电气设备的故障性质 运用五种特征气体的三对比值判断电气设备的故障性质： (1) C2H2/C2H4 < 0.1 0.1 v CH4/H2V 1 C2H4/C2H6 v 1时，属变压器已正常老化。 (2) C2H2/C2H4 < 0.1 CH4/H2 v 0.1 0.1v C2H4/C2H6v1 时，属低能量密度的局部放电，是含气空腔中的放电，这种空腔是由于不完全浸渍、气体饱和或高湿度等原因造成的。 (3) 0.1 v C2H2/C2H4v 1 CH4/H2v 0.1 0.1v C2H4/C2H6v1 时，属高能量密度的局部放电(除含气空腔的放电)，导致固体绝缘的放电痕迹。 (4) 1 v C2H2/C2H4v 3 0.1 v CH4/H2v 1 C2H4/C2H6>3时，有工频续流的放电、线圈、线饼、线匝之间或线圈对地之间油的电弧击穿。

油中气体分析技术综述

变压器油色谱在线监测 目前110kV及以上等级的大型电力变压器及电抗器主要采用油纸绝缘结构。绝缘油同时承担着绝缘介质和冷却媒质两方面的作用。在热和电的作用下，绝缘油会逐渐老化、分解而产生各种低分子烃、氢气以及有机酸和石蜡等。而以纤维素为基础的固体绝缘材料（纸和纸板）发生劣化分解时，除释放出水、醛类、酮类和有机酸外，还会产生相当数量的一氧化碳和二氧化碳。 变压器油中溶解的各种气体分析的相对数量形成速度主要取决于故障能量的释放形式以及故障的严重程度，所以根据色谱分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常，推断故障类型及故障能量等。对变压器油中溶解气体的分析是变压器故障诊断采用的基本方法，通过对其的分析能够发现变压器的过热、局部放电等潜伏性故障。 气相色谱分析具有选择性好、分离性高、分离时间快（几分钟到几十分钟）、灵敏度高和适用范围广等优点。但常规的色谱分析是一套庞大、精密而复杂的检测装置。整个分析时间长，需熟练的试验人员，对环境的要求高，整套设备体积较大，只适用于在试验室内进行检测。且油样从现场采集后运送到试验室进行分析，不仅耗时而且采样、运输、保存过程中还会引起气体组份的变化，更不能做到实时在线监测。为了实现在线监测油中气体分析，需要简化色谱分析装置，使之适用于在线监测和现场检测[2]。 变压器油中溶解气体在线监测原理如图1-1-1所示[3]。 图1-1-1. 变压器油中溶解气体在线监测系统结构框图监测过程可分为以下4部分： a.进行油气分离，从油中分离出需要检测的混合气体； b.利用气体分离技术把几种气体分离，再用气体检测器把气体浓度信号转

换成电压或电流信号； c.数据采集系统进行A/D转换，将电压或电流信号转换成数字信号，并上 传到工作站； d.工作站软件根据各种气体的含量对变压器运行状态进行评估，预测变压 器潜伏性故障。 在变压器溶解多种气体检测中，油中汲取气体是一个重要环节。英国中央发电局(CEGB)认为产生测量误差的原因多半是在脱气阶段。实现变压器油中多种气体在线监测，油气分离模块必须能在线、自动分离出油中溶解多种(至少六种以上)气体，并且不对变压器油箱中的油形成污染，另外油气平衡时间相对较短，一般应小于24小时，对于一些变压器运行过程中出现“紧急情况”需在线监测系统来自动看护，如内部故障发展速度较为迅速，还需要在线监测系统油气分离时间达到2小时，甚至更短。另外，油气分离的关键元件使用寿命应能满足在线监测产品正常使用，一般情况下应大于六年。 1.1.1几种常用的油气分离方法 目前油气分离技术按其取气方法可分为高分子聚合物分离方法、真空泵法、油中吹气法等几大类，其中平板分离膜、毛细管、血液透析装置、中空纤维等都属于高分子聚合物分离方法的不同运用形式。美国Sevenron公司就采用医学上的血液透析装置，研制出TrueGas变压器油中溶解气体在线监测系统。该方法透气快，效果好，但此种装置价格昂贵，在我国使用较少。目前应用比较多的几种在线油气分离方法主要有平板高分子透气膜法、真空脱气法、载气脱气法、动态顶空平衡法、动态顶空脱气法和中空纤维脱气法几种。 1.平板高分子透气膜法 这种方法的原理是利用某些合成材料薄膜（如聚酰亚胺、聚四氟乙烯、氟硅橡胶等）的透气性，让油中所溶解的气体经薄膜透析到气室里。当渗透时间相当长后，透析到气室的气体浓度c将达到稳定，它与油中溶解气体的浓度v 之间的关系如图1-1-3所示。这样，测出气室中的各气体浓度就可以换算出油中气体的含量。

变压器油中溶解气体分析教(学)案

变压器油中溶解气体分析 一、产气原理 （一）绝缘油的分解 大约油温在150℃时，就能产生甲烷；150-500℃左右时产生乙烷；大约500℃时产生乙烯，随着温度的逐渐升高，乙烯占总烃的比例越来越大；800-1200℃左右时产生乙炔。生成碳粒的温度约在500-800℃左右。 变压器油主要是由碳氢化合物组成（烷烃C n H2n+2，环烷烃C n H2n或C n H2n-2 ，芳香烃C n H2n-6。绝缘纸的成分主要是碳水化合物（C6H10O6）n。由电和热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-石蜡）。故障初期，所形成的气体溶于油中；当故障能量较大时，也能聚集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备部。 低能放电，如局部放电，能过离子反应促使最弱的键C-H键断裂，主要重新化合成氢气。随着放电能量越来越高，如火花放电、电弧放电，能使C-C断裂，然后迅速以C-C键、C=C键、C≡C键的形式重新化合成烃类气体。 （二）绝缘纸的分解 纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主要产生CO、CO2，当怀疑故障涉及固体绝缘时，一般CO2/C0〈3。

（三）气体的其它来源 如分接开关油室向主油箱渗漏（C2H2高）；设备油箱带油补焊（C2H2高）；潜油泵出故障（是高速泵，轴和轴瓦产生磨擦，C2H2高，应改为低速泵）；变压器油中含水（H2高）；本体受潮（H2高）等均可产生气体。 （三）变压器部故障的类型 变压器部故障分为热性故障和电性故障两种，热性故障按温度高低又分为低温过热、中温过热和高温过热三种故障，电性故障按放电的能量密度分为局部放电、火花放电和电弧放电三种故障，现分别叙述如下。 1、热性故障 热性故障是指变压器部的局部过热温度升高，而不是变压器正常运行时由铜损和铁损转化而来的热量，使上层油温升高。 （l）热性故障的分类。当变压器部发生局部过热时，人们可以按温度的升高围分为四种情况：150℃以下属于轻微过热故障，150～300℃属于低温过热，300～700℃属于中温过热，大于700 ℃属于高温过热。 （2）热性故障产生的气体。热性故障是因热效应造成绝缘物加速裂解，所产生的特征气体主要是甲烷和乙烯，两者总量约占总烃的80％，随着故障点温度的升高，乙烯在总烃中所占的比例增大，甲烷为次，乙烷和氢气更次。其中氢气的含量一般在27％以下。通常热性故障是不产生乙炔的，但是，严重过热也会产生少量乙炔，其最大含量不超过总烃量的6%，当过热涉及固体绝缘物时，除了产生上述气体外，也会产生大量的CO和CO2。 （3）热性故障产生的原因，可以分为下列三种情况：①接点接触不良，

变压器油色谱异常分析及处理_图文(精)

变压器油色谱异常分析及处理 （陕西延安） 摘要：介绍了延安发电厂3＃主变压器油色谱分析数据超标后的检查、试验、分析判断及处理。 关键词：变压器；色谱；分析；处理 延安发电厂3＃主变压器（型号SFSb－20000/110，额定容量20MW），在8月13日的油样色普分析结果中，发现乙炔含量为6.51ppm，超过注意值5.0ppm，引 起注意，及时汇报加强监督，为了进一步判断分析，在8月17日，又取油样送检，分析结果仍然是油样不合格，且乙炔含量增长较快，由6.5 1ppm 增长到7.26 ppm，在8月18日，再次送检油样，分析结果仍然是油样不合格，且乙炔含量增长较快，增长到11.76 ppm，根据三比值计算编码为102，判断设备内部存在裸金属放电故障，及时汇报，立即退出运行安排检查。 1 设备修前测量试验情况 1.1变压器油气相色谱分析报告 采样时间气体组分 （uL/L） H 2 CO CO 2 CH4 C 2H6 C 2H4 C 3H8 C 2H2 C 3H6 C 1+C2 86.95 16281514 6 5

.13 6.32 7.95 .77 .77 1.31 .51 5.36 8 .17 13.35 22 1.87 275 5.66 5 .66 2 .22 4 2.82 7 .26 5 7.96 8 .18 60.6 22 5.75 341 6.01 1 1.57 1 .82 5 4.3 1 1.76 7 9.45 8 .20 64.82 21 7.14 359 1.95 1 4.34 2 .31 6 5.67 1 4.15 9 6.47 结论根据三比值计算 编码为102，判断设 备内部存在裸金属放 电故障，建议立即停 运检修。 以8月20日的数据为依据，利用三比值法对其故障进行判断: （1）C2H2/ C2H4=14.15/65.67＝0.27，比值范围的编码为：1； （2）CH4/ H2=14.34/64.28＝0.22，比值范围的编码为：0； （3）C2H4/C C2H6=65.67/2.31＝28.42，比值范围的编码为：2； 通过三比值计算编码为102,初步判断其故障性质为高能量放电。 1.2在西北电研院专家的指导下，对变压器进行了修前检测、试验。绕组绝缘测试合 格；绕组直流泄漏电流测试合格；各绕组介质损耗测试合格；高压侧110kv套管介质

变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案

大型油浸式电力变压器 油中溶解气体及微水在线监测系统 技术方案

前言： 在现代电力工业的设备运行和维护中，要求在电厂或电站运行的关键变压器特别是发现有异常的变压器上经常进行故障气体，微水含量，局部放电，绕组变形等多种项目的测量。从这些结果中得到的科学信息是电力部门预计并控制安全服务和运行成本的诸多因素。 随着现代科技的快速发展以及微处理器的引入，在线检测仪器的发展速度正在稳步提高。在线检测仪器的功能不断改善而价格在逐步下降，使智能化在线检测仪器的广泛应用成为可能。由于通讯技术的发展使得在线检测的结果能够快速传递到远距的分析和控制中心，在出现故障时不但能及时自动报警并可从多气体比值判断故障性质及类型，采取必要措施，更显示出了他的重要作用。近年来在国外各大电力部门的应用已经证明，在线检测技术对电力设备的充分利用，提高效益，延长使用寿命以及降低运行维护费用方面都有极大的作用。 自1960年以来，世界电力工业广泛使用变压器油中多种故障气体的色谱分析及多比值，TD图等判断方法为电力部门的安全高效运行提供重要依据。但其测量周期较长，脱气误差较大以及耗时较多等问题，尚难满足安全生产和状态检修的要求。因此，变压器油中多种故障气体的在线检测就成为迫切的需要。 由国家质量监督局颁布的最新国家标准“变压器油中溶解气体分析和判断导则”中指出了变压器绝缘油的产气原理是由于绝缘油和固体绝缘材料在电及热作用下的分解。低能量放电故障促使最弱的C-H键断裂，主要重新化合成氢气，乙烯在高于甲烷和乙烷的温度下生成。大量的乙炔是在电弧的弧道中产生。 标准定义了“对判断充油电器设备内部故障有价值的特征气体：即氢气（H 2 ）， 甲烷（CH 4）,乙烷（C 2 H 6 ），乙烯（C 2 H 4 ），一氧化碳（CO），二氧化碳（CO 2 ）”，并说 明氧气（O 2）和氮气（N 2 ），可作为辅助判断指标。因此对包含氧气（O 2 ）在内的8 种故障气体进行在线检测才能符合中国国家标准的要求，进一步检测氮气（N 2 ）是国际新发展方向。

变压器油中溶解气体分析的原理及方法

武汉华能阳光电气有限公司 油中变压器溶解气体分析原理说明 1 变压器油及固体绝缘的成份及气体产生机理分析 虽然SF6气体绝缘、蒸发冷却式气体绝缘变压器和干式变压器、交联聚乙烯绕组变压器等有着良好的发展前景，但是变压器油优良的绝缘和散热能力是它们所不能替代的，目前高电压、大容量的电力变压器仍然普遍采用充油式。充油电力变压器内部的主要绝缘材料是变压器油、绝缘纸和纸板等A级绝缘材料，当运行年限为20年左右时，最高允许的温度为105℃左右。变压器油中特征气体是由变压器油及固体绝缘产生的，与它们的性能存在着密切的关系。 1 变压器油的成份及气体产生机理 变压器油中不同烃类气体的性能是不同的。环烷烃具有较好的化学稳定性和介电稳定性，黏度随温度的变化很小。芳香烃化学稳定性和介电稳定性也较好，在电场作用下不析出气体，而且能吸收气体；但芳香烃易燃、黏度大、凝固点高，且在电弧的作用下生成的碳粒较多，会降低油的电气性能。环烷烃中的石蜡烃具有较好的化学稳定性和易使油凝固，但在电场的作用下易发生电离而析出气体，并形成树枝状的X蜡，影响油的导热性。 变压器油是由天然石油经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油。它是由各种碳氢化合物所组成的混合物，其中碳、氢两元素占全部重量的95%～99%。主要的碳氢化合物有环烷烃(50%以上)、烷烃(10%～40%)和芳香烃(5%～15%)组成[9]。不同变压器油各种成份的含量有些不同。 变压器油在运行中受到温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用会形成某些氧化物及其油泥、氢、低分子烃类气体和固体X蜡等，这就是绝缘油的老化和劣化作用。正常的老化和劣化情况下，变压器油中仅能产生少量的气体，通

绝缘油中溶解气体分析与故障判断

绝缘油中溶解气体分析与故障判断 【摘要】通过变压器投运前绝缘油气相色谱分析以及电流互感器色谱试验结果的异常，结合跟踪检测及设备历年状况，利用特征气体法、三比值法及产气速率等相关分析来判断故障性质及危害，并提出了分析意见和防范措施的建议。 【关键词】真空滤油机；电流互感器;色谱分析;局部放电;原因;危害;结论 前言： 在电气试验中，通过气相色谱法测定绝缘油中溶解气体的组分含量，能尽早的发现充油电气设备内部存在的潜伏性过热、放电等故障，是监督与保障设备安全运行的一个重要手段。这一检测技术可以在设备不停电的情况下进行，而且不受外界因素的影响，可定期对运行设备内部绝缘状况进行监测，确保设备安全可靠运行。本文将利用两个故障实例，一是电气设备投运前及真空过滤后油中仍然存在的故障气体的现象进行分析。二是针对电流互感器局部放电的故障进行诊断并提出处理措施及意见。 1、故障实例1： 目前，油浸变压器大多采用油纸组合绝缘，当变压器内部发生潜伏性故障时，油纸会因受热分解产生烃类气体。但是对于出厂和投运前的变压器气体含量按照国标导则规定乙炔含量应为0；氢气＜10μL/L；总烃＜20μL/L；然而在2006年6月9日110kV工业园变电所1#主变投运前色谱分析数据为： 以上数据可以看出油中氢气含量超过电力行业电力设备预防性试验规程注意值＜10μ L/L的规定，应进行真空滤油处理，合格后方可投入运行。于是我们决定在2006年6月17日对110kV工业园变电所1#主变投运前的变压器油进行滤油处理；处理后分析数据如下： 通过监测和分析发现，绝缘油在真空过滤后甲烷、乙烯、乙炔及总烃含量大幅上升，为什么会出现这样的一组不正常的数据呢？于是我们又在滤油机中采样分析，数据如下：