变压器油中溶解气体色谱分析

变压器油中溶解气体色谱分析

1、故障类型

•过热性故障

–按温度高低分为：低温过热(150℃以下)、中低温过热

(150℃～300℃)、中温过热(300℃～700℃)和高温过

热(700℃以上)

•150℃以下的低温过热通常是由应急性过负荷造成

绝缘导线过热引起的

•150℃以上的中低温、中温、高温过热的表现形式

是局部过热现象，主要发生的部位是在分接开关

触头间接触不良、铁心存在两点或多点接地、载

流裸电导体的连接或焊接不良、铁心片间短路、

铁心被异物短路、紧固件松动、漏磁环流集中部

位、冷却油道阻塞部位等。

–按过热部位分为：裸金属过热和固体绝缘过热两类2

•放电性故障

–电弧放电：多发生在线圈匝间、层间和段间的绝缘击穿、引线断裂、对地闪络、分接开关飞弧等部位。电

弧放电属于较严重的放电现象，这种放电现象大多非

常突然，表现剧烈，多引起气体继电器的动作发跳闸

信号。

–火花放电：多出现在引线及导线连接处、引线接触(包括开关弧触头)不良处、悬浮导体对地间、铁心接地不

良处等裸金属部位。火花放电属于中等放电现象。这

种放电主要特点是间歇性放电，在较长时间内不断发

生，会频繁引起气体继电器的产气报警。

–局部放电：多发生在油中气泡、气隙，绝缘件的夹层、空穴处，悬浮金属导体周围、强电场中导电体和接地

处金属部件尖角部位、强电场中受潮的绝缘体内。局

部放电的主要特点是低能量、低密度，外部表现不明

显，但作用时间长，H2、CH4等特征气体会持续增

3长，因此通过油色谱分析可以有效地诊断局部放电故

障。

•特征气体

–首先要看看特征气体的含量。若H 2、C 2H 2或总烃有一项或几项大于规程规定阈值（如下表），应根据特征气体含量作大致判断。

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2、故障诊断方法设备气体组分含量

330kv 及以上220kv 及以下

变压器（电抗器）总烃150150乙炔15氢

150150变压器（电抗器）油中溶解气体含量的注意 （μL/L ）

–过热性故障的产气组分：热性故障(以中、高过热为主)主要是以烃类气体中的C2H4为主，还有CH4和C2H6，而且随着温度的升高，C2H4所占比例增加并占主要成分，通常生成C2H4的温度是500℃。因此，总烃中烷烃和烯烃过量而炔烃很少或无，则是过热的特征。

–放电性故障的产气组分：对电弧放电和火花放电而言，放电能量较高，温度较高(一般在

800℃~1200℃)，所以电弧放电和火花放电的产气主要是C2H2；局部放电能量较低，产气主要是H2、CH4。5故障类型

主要气体组份次要气体组分油过热

CH 4,C 2H 4H 2,C 2H 6油和纸过热

CH 4,C 2H 4,CO,CO 2H 2,C 2H 6油纸绝缘中局部放电

H 2,CH 4,CO C 2H 2,C 2H 6,CO 2油中火花放电

H 2,C 2H 2油中电弧

H 2,C 2H 2

CH 4,C 2H 4,C 2H 6油和纸中电弧H 2,C 2H 2,CO,CO 2CH 4,C 2H 4,C 2H 6

不同故障情况产生的主要和次要气体组分

–无论是过热性故障还是放电性故障，只要有固体绝缘介入(故障部位有纸质绝缘材料包缚)都会产生CO和

CO2，裸金属部位过热和放电所产生的CO和CO2很

少甚至没有。所以如果CO和CO2没有出现大幅增

长，则可排除固体绝缘异常的可能。

–如果发现CO和CO2增长较快，不能简单认为存在固体绝缘缺陷，应具体分析。固体绝缘的正常老化过程

与故障情况下的劣化分解，表现在CO和CO2的含量

上，一般没有严格的界限，规律也不明显。经验证

明，当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般

CO2/CO>7。当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时（高

于200℃），可能CO2/CO<3，必要时，应从最后一

次的测试结果中减去上一次的测试数据，重新计算比

值，以确定故障是否涉及到了固体绝缘。

–变压器内部受潮，主要产气成分为H2；如果因受潮发生了局部放电，也会产生CH4。

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•产气速率

–主要方法：

（1）绝对产气速率，即每运行日产生某种气体平均值

（2）相对产气速率，即每运行月（或折算到月）某种气体含量增加原有值的百分数的平均值

–当某一项或几项气体的产气速率超过注意值时，则怀疑设备存在故障，应结合不同故障类型产生的特征气

体进行分析。

–对总烃起始含量很低的设备，不宜采用此判据。

–对怀疑气体含量有缓慢增长趋势的设备，使用在线监测仪随时监视设备的气体增长情况是有益的，以便监

视故障发展趋势。

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•三比值法

–所谓IEC三比值法实际上是罗杰斯比值法的一种改进方法。通过计算C2H2／C2H4、CH4／H2和C2H4／

C2H6的值，构成三对比值，对应不同的编码，分别

对应经统计得出的不同故障类型。

–应注意的问题：

（1）若油中各种气体含量正常，其比值没有意义。

（2）只有油中气体各成分含量足够高(通常超过阈值)，气体成分浓度应不小于分析方法灵敏度极限值的10

倍，且经综合分析确定变压器内部存在故障后，才能

进一步用三比值法分析其故障性质。

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编码组合

故障类型判断故障实例（参考）

C 2H 2/

C 2H 4CH 4/H 2

C 2H 4/C 2H 60

1低温过热（低于150℃）绝缘导线过热，注意CO 和CO 2的含量以及CO 2/CO 值2

0低温过热（150～300℃）分接开关接触不良，引起夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁芯多点接地2

1中温过热（300～700℃）0，1，2

2高温过热（高于700℃）1

0局部放电高湿度，高含气量引起油中低能量密度的局部放电20，1

0，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电20，1，2低能放电兼过热10，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路，相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引起对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环

路电流引起对其他接地体放

电等 应用三比值法对故障类型的判断