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隨著變壓器運行時間的延長,變壓器可能產生初期故障,油中某些可燃性氣體則是內部故障的先兆,這些可燃氣體可降低變壓器油的閃點,從而引起早期故障.

 變壓器油和纖維絕緣材料在運行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用的影響而老化和分解,產生的氣體大部分溶于油中,但產生氣體的速率是相當緩慢的.當變壓器內部存在初期故障或形成新的故障條件時,其產氣速率和產氣量則十分明顯,絕大多數的初期缺陷都會出現早期跡象,因此,對變壓器產生氣體進行適當分析即能檢測出故障.

1、變壓器油中的氣體類別

 氣相色譜法正是對變壓器油中可燃性氣體進行分析的zui切實可行的方法,該方法包括從油中脫氣和測量兩個過程.礦物油是由大約2871種液態碳氫化合物組成的,通常只鑒別絕緣油中的氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮氣(N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9種氣體,將這些氣體從油中脫出并經分析,證明它們的存在及含量,即可反映出產生這些氣體的故障類型和嚴重程度.油在正常老化過程產生的氣體主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),油絕緣中存在局部放電時(如油中氣泡擊穿),油裂解產生的氣體主要是氫氣(H2)和甲烷(CH4).在故障溫度高于正常運行溫度不多時,產生的氣體主要是甲烷(CH4),隨故障溫度的升高,乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐漸成為主要物征氣體;當溫度高于1000℃時(如在電弧弧道溫度300℃以上),油裂解產生的氣體中含有較多的乙炔(C2H2),如果故障涉及到固體絕緣材料時,會產生較多的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2).

2、如何判斷電氣設備的故障性質

 運用五種特征氣體的三對比值判斷電氣設備的故障性質:

(1)C2H2/C2H4≤0.1  0.1

C2H4/C2H6<1時,屬變壓器已正常老化.

(2)C2H2/C2H4≤0.1  CH4/H2<0.1

0.1

(3)0.1

0.1

(4)1

C2H4/C2H6>3時,有工頻續流的放電、線圈、線餅、線匝之間或線圈對地之間油的電弧擊穿.

(5)C2H2/C2H4≈3  0.1

C2H4/C2H6≈3時,屬低能量的放電,隨著火花放電強度的增長,特征氣體的比值逐漸增加到3,故障可能是懸浮電位體的連續火花放電或固體材料之間油的擊穿.

(6)C2H2/C2H4≤0.1  0.1

1

(7)C2H2/C2H4≤0.1  1

C2H4/C2H6<1時,屬300℃以下的低溫熱故障.

(8)C2H2/C2H4≤0.1  1

1

(9)C2H2/C2H4≤0.1  1

C2H4/C2H6>3時,屬高于700℃的高溫熱故障.

造成(7)、(8)、(9)的主要原因是由于磁通集中引起的鐵芯局部過熱,在實際中出現沒有包括的比值組合,可能是過熱和放電同時存在或有載調壓變壓器的切換開關油室滲漏.

3、發生內部故障時的處理

(1)取油樣觀察,有無懸浮顆粒,有無芳香氣味等外觀檢查和油中溶解氣體的色譜分析.

(2)考察故障的發展趨勢,也就是故障點(如果存在的話)的產氣速率是與故障消耗能量大小,故障部位,故障點的溫度等情況有關.

(3)當認為變壓器內部存在故障時,可用三比值法對故障的類型作出判斷.

(4)在氣體繼電器內部出現氣體的情況下,應將繼電器內氣樣的分析結果與油中取出氣體的分析結果作比較.