1、變壓器油中溶解變壓器油中溶解氣體分析氣體分析和和故障診斷故障診斷華北電力科學研究院有限責任公司華北電力科學研究院有限責任公司20112011年年2 2月月1 1、故障類型、故障類型過熱性故障按溫度高低分為：按溫度高低分為：低溫過熱(150以下)、中低溫過熱(150300)、中溫過熱(300700)和高溫過熱(700以上)150以下的低溫過熱通常是由應急性過負荷造成絕緣導線過熱引起的150以上的中低溫、中溫、高溫過熱的表現形式是局部過熱現象，主要發生的部位是在分接開關觸頭間接觸不良、鐵心存在兩點或多點接地、載流裸電導體的連接或焊接不良、鐵心片間短路、鐵心被異物短路、緊固件松動、漏磁環流集中部位、

2、冷卻油道阻塞部位等。按過熱部位分為：按過熱部位分為：裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類2 2放電性故障電弧放電：電弧放電：多發生在線圈匝間、層間和段間的絕緣擊穿、引線斷裂、對地閃絡、分接開關飛弧等部位。電弧放電屬于較嚴重的放電現象，這種放電現象大多非常突然，表現劇烈，多引起氣體繼電器的動作發跳閘信號。火花放電：火花放電：多出現在引線及導線連接處、引線接觸(包括開關弧觸頭)不良處、懸浮導體對地間、鐵心接地不良處等裸金屬部位。火花放電屬于中等放電現象。這種放電主要特點是間歇性放電，在較長時間內不斷發生，會頻繁引起氣體繼電器的產氣報警。局部放電：局部放電：多發生在油中氣泡、氣隙，絕緣件的夾層、空穴處，懸浮

3、金屬導體周圍、強電場中導電體和接地處金屬部件尖角部位、強電場中受潮的絕緣體內。局部放電的主要特點是低能量、低密度，外部表現不明顯，但作用時間長，H2、CH4等特征氣體會持續增長，因此通過油色譜分析可以有效地診斷局部放電故障。3 3特征氣體首先要看看特征氣體的含量。首先要看看特征氣體的含量。若H2、C2H2或總烴有一項或幾項大于規程規定閾值（如下表），應根據特征氣體含量作大致判斷。4 42 2、故障診斷方法、故障診斷方法設備氣體組分含量330kv及以上220kv及以下變壓器（電抗器）總烴150150乙炔15氫150150變壓器（電抗器）油中溶解氣體含量的注意 （L/L）過熱性故障的產氣組分：過熱

4、性故障的產氣組分：熱性故障(以中、高過熱為主)主要是以烴類氣體中的C2H4為主，還有CH4和C2H6，而且隨著溫度的升高，C2H4所占比例增加并占主要成分，通常生成C2H4的溫度是500。因此，總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很少或無，則是過熱的特征。放電性故障的產氣組分：放電性故障的產氣組分：對電弧放電和火花放電而言，放電能量較高，溫度較高(一般在8001200)，所以電弧放電和火花放電的產氣主要是C2H2；局部放電能量較低，產氣主要是H2、CH4。5 5故障類型主要氣體組份次要氣體組分油過熱CH4,C2H4H2,C2H6油和紙過熱CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油紙絕緣中局部放電H2

5、,CH4,COC2H2,C2H6,CO2油中火花放電H2,C2H2油中電弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和紙中電弧H2,C2H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6不同故障情況產生的主要和次要氣體組分無論是過熱性故障還是放電性故障，只要有固體絕緣介入(故障部位有紙質絕緣材料包縛)都會產生CO和CO2，裸金屬部位過熱和放電所產生的CO和CO2很少甚至沒有。所以如果CO和CO2沒有出現大幅增長，則可排除固體絕緣異常的可能。如果發現CO和CO2增長較快，不能簡單認為存在固體絕緣缺陷，應具體分析。固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現在CO和CO2的含量上，一般沒有嚴格的界

6、限，規律也不明顯。經驗證明，當懷疑設備固體絕緣材料老化時，一般CO2/CO7。當懷疑故障涉及到固體絕緣材料時（高于200），可能CO2/CO3，必要時，應從最后一次的測試結果中減去上一次的測試數據，重新計算比值，以確定故障是否涉及到了固體絕緣。變壓器內部受潮，主要產氣成分為H2；如果因受潮發生了局部放電，也會產生CH4。6 6產氣速率主要方法：主要方法：（1）絕對產氣速率，即每運行日產生某種氣體平均值（2）相對產氣速率，即每運行月（或折算到月）某種氣體含量增加原有值的百分數的平均值當某一項或幾項氣體的產氣速率超過注意值時，則懷疑設備存在故障，應結合不同故障類型產生的特征氣體進行分析。對總烴起始

7、含量很低的設備，不宜采用此判據。對懷疑氣體含量有緩慢增長趨勢的設備，使用在線監測儀隨時監視設備的氣體增長情況是有益的，以便監視故障發展趨勢。7 7三比值法所謂IEC三比值法實際上是羅杰斯比值法的一種改進方法。通過計算C2H2C2H4、CH4H2和C2H4C2H6的值，構成三對比值，對應不同的編碼，分別對應經統計得出的不同故障類型。應注意的問題：應注意的問題：（1）若油中各種氣體含量正常，其比值沒有意義。（2）只有油中氣體各成分含量足夠高(通常超過閾值)，氣體成分濃度應不小于分析方法靈敏度極限值的10倍，且經綜合分析確定變壓器內部存在故障后，才能進一步用三比值法分析其故障性質。8 89 9編碼組

8、合故障類型判斷故障實例（參考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低溫過熱（低于150）絕緣導線過熱，注意CO和CO2的含量以及CO2/CO值20低溫過熱（150300） 分接開關接觸不良，引起夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點接地21中溫過熱（300700）0，1，22高溫過熱（高于700）10局部放電高濕度，高含氣量引起油中低能量密度的局部放電20，10，1，2低能放電引線對電位未固定的部件之間連續火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電20，1，2低能放電兼過熱10，10，1

9、，2電弧放電線圈匝間、層間短路，相間閃絡、分接頭引線間油隙閃絡、引起對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關飛弧、因環路電流引起對其他接地體放電等 應用三比值法對故障類型的判斷綜合判斷除了以上幾種方法，還可以結合其他一些方法和手段輔助診斷，例如比值O2/N2可以給出氧被消耗的情況；比值C2H2/H2可以給出有載調壓污染的情況；在氣體繼電器中聚集有游離氣體時，通過判斷游離氣體與溶解氣體是否處于平衡狀態，進而可以判斷故障的持續時間和氣泡上升的距離。查閱資料了解設備的結構設計特點。核對設備的運行檢修歷史，例如歷史缺陷和消缺情況、遭受短路沖擊情況、大小修情況、負荷變化情況等等。有條件可開展其他試驗，例如，如測量

10、繞組直流電阻、變壓器空載特性試驗、絕緣測量、局部放電試驗、測量鐵心接地電流、輔助設備檢查和理化微水分析。根據以上所有方法和資料的結果，進行綜合判斷。1010出廠前的設備對新出廠和新投運的變壓器和電抗器要求為：出廠試驗前后的兩次試驗結果，以及投運前后的兩次分析結果不應有明顯區別。此外，氣體含量應符合國標要求。注意積累數據。當根據試驗結果懷疑有故障時，應結合其他檢查性試驗進行綜合判斷。11113 3、故障診斷步驟、故障診斷步驟運行中的設備（1）將試驗結果的幾項主要指標與油中溶解氣體含量注意值作比較，同時與產氣速率注意值作比較。短期內各種氣體含量迅速增加，但尚未超過注意值，也可判斷內部有異常狀況；有的設備因某種原因使氣體含量基值較高，超過注意值，但增長率低于表9產氣速率的注意值，仍可認為是正常設備。（2）當認為設備內部存在故障時，可用上述方法對故障類型進行初步判斷。（3）在氣體繼電器內出現氣體的情況下，應將繼電器內氣樣的分析結果按國標要求進行判斷。（4）根據上述結果以及其他檢查性試驗的結果，并結合該設備的結構、運行、檢修等情況進行綜合分析，判斷故障的性質及部位。（5）根據具體情況對設備采取不同的處理措施（如縮短試驗周期、加強監視、限制負荷，近期安排內部檢查，立即停止運行，吊罩檢