变压器故障诊断PPT课件
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NCEPRI
油中溶解气体气相色谱法诊断 变压器故障技术
2007.5.
NCEPRI
➢ 一、前言
➢ 预测运行变压器等充油电气设备内部故障， 对于安全发供电，防止事故于未然是极其重 要的，经长期的实践证明，在所有绝缘监督 手段中，油中溶解气体气相色谱分析诊断变 压器等充油电气设备故障是最有效最灵敏的 方法，这种技术经多年的发展，已趋于成熟， 在世界得到广泛的应用和重视，是日常绝缘 监督中不可缺少的工具。
的关系
故障类型
主要组分
次要组分
油 过热 油＋纸绝缘过热
CH4、C2H4
H2、C2H6
CH4、C2H4、CO、CO2 H2、C2H6
油电弧放电
H2、C2H2
CH4、C2H4、C2H6
油＋纸绝缘电弧放电 H2、C2H2、CO、CO2 CH4、C2H4、C2H6
油、纸绝缘中局部放电 H2、CH4、CO
C2H2、C2H6、CO2
电压66KV及以上
1年至3年一次
必要时
NCEPRI
➢ 3．投运时的检测
➢ 按表10所规定的新的或大修后的变压器和 电抗器至少应在投运后一天（仅对电压 330KV及以上的变压器和电抗器、或容量 在120MVA及以上的发电厂升压变）、4天、 10天、30天各做一次检测，若无异常，可 转为定期检测。制造厂规定不取样的全密 封互感器不做检测。套管在必要时进行检 测。
➢ ④绝缘纸在120~150℃长期加热时，产生一氧化碳 和二氧化碳，二氧化碳是主要部分；
➢ ⑤绝缘纸在200～800℃下热解时，也产生少量烃 氢类气体，CO/CO2比值越高，热点温度越高；
➢ 变压器受潮时，主要产生氢气。
NC三EP、R油I 中溶解气体色谱分析的检测周期
➢ 1．出厂设备的检测 ➢ 66KV及以上的变压器、电抗器、互感器和套管在
ห้องสมุดไป่ตู้
NCEPRI
➢ 4．运行中的定期检测 ➢ 对运行中设备的定期检测周期按表10的规
定进行。
➢ 5．特殊情况下的检测
➢ 当设备出现异常情况时（如气体继电器动 作，受大电流冲击或过励磁等），并根据 检测出的气体含量情况，适当缩短检测周 期。
NCEPRI
➢ 五、取样
➢ 1、从充油电气设备中取油样
➢ 取样部位应注意所取的油样能代表油箱本体的油。 一般应在设备下部的取样阀门取油样，在特殊情 况下，可在不同的取样部位取样。对于大油量的 变压器、电抗器等取样量可为50～80mL,对少油量 的设备要尽量少取,以够用为限。
NCE下PR面I 图片为变压器故障的情况
NCE二P、R绝I 缘材料的化学组成及故障气体产生的特征和机理
1) 绝缘材料的化学组成
2)故障气体的产生
绝缘物的热分解:当变压器内部发生各种过热性故障时，由于 局部温度较高，可导致热点附近的绝缘物发生热分解（热 解），析出气体。变压器油的烃分子约在300~400℃开始断 链，并逐步生成低分子的饱和气态烃和CO2等，随着热解温 度升高，油品产生低分子烃和不饱和度不断增加，亦有烯 烃和炔烃生成，各种烃类和H2的含量也逐步增加。据实验 表明，随着热解温度升高，热解气体中各组分出现的顺序 为：烷烃→烯烃→炔烃。受热时间越长，气体的相对量愈 大。变压器内的油浸绝缘低，在空气中加热分解的主要产 物是CO2和CO，其次是H2和气态烃，如表3，绝缘低开始 热解时产生的主要气体是CO2，随温度升高，产生CO的是 增多，继而CO/CO2值升高，直至800℃左右可高达2.5。
➢ 取样时间：应充分考虑到气体在油中扩散的影响。 没有强油循环的设备，试验后应停放一段时间后 再取样。
➢ 取样容器为密封良好的玻璃注射器.
NCEPRI
➢ 2、样品的保存和运输
➢ 油样和气样应尽快进行分析,为避免气体逸 散,油样保存期不得超过4天,气样保存期应 更短些.在运输过程及分析前的放置时间内, 必须保证注射器的芯子不卡涩.
➢ 油样和气样都必须密封和避光保存,在运输 过程中应尽量避免剧烈振荡.油样和气样空 运时要避免气压的影响。
NCEPRI
五、从油中脱出溶解气体
➢ 最常用的脱气方法为振荡脱气方法，其重 复性和再现性能满足实用要求。该方法的 原理：在恒温条件下，油样在和洗脱气体 构成的密闭系统内通过机械振荡，使油中 溶解气体在气、液两相达到分配平衡。通 过测试气相中各组分浓度，并根据平衡原 理导出的奥斯特瓦尔德系数计算出油中溶 解气体各组分的浓度。
出厂试验全部完成后要进行一次色谱分析。制造 过程中的色谱分析由甲方和制造厂协商决定。 ➢ 2．投运前的检测 ➢ 按表10进行定期检测的新设备及大修后的设备， 投运前应至少做一次检测。如果在现场进行感应 耐压和局部放电试验，则应在试验后停放一段时 间再做一次检测。制造厂规定不取样的全密封互 感器不做检测。
油中电火花放电
H2、C2H2
－
进水受潮或油中气泡放 H2
－
电
NC➢ E①P绝R缘I 油在300~800℃受热，热分解产生的气体主
要是低分子烷烃（甲烷、乙烷）和低分子烯烃 （乙烯），也含有氢气；
➢ ②绝缘油暴露于电弧之中时，分解气体大部分是 氢气和乙炔，并且有一定量的甲烷、乙烯；
➢ ③局部放电时，绝缘油分解的气体主要是氢气和 少量甲烷；
NCEPRI
表10：检测周期
设备名称 变压器和电抗器
互感器 套管
设备电压等级和容量 检测周期
电压330KV及以上
3个月一次
容量240MVA及以上
所有发电厂升压变压器
电压220KV及以上
6个月一次
容量120MVA及以上
电压66KV及以上
1年一次
容量8MVA及以上
电压66KV及以下
自行规定
容量8MVA及以下
➢ 变压器受潮时所产生的气体特征
➢ 当变压器内部进水受潮时，油中水份和含湿杂质形成“小 桥”或者绝缘中含有气隙均能引起局部放电，而产生氢气， 还因为水份在电场作用下电解作用和水与铁的化学反应， 也可产生大量的氢气。
➢ 水与铁反应将按下式产生氢气：
➢ 3H2O+2Fe→Fe2O3+3H2
NC变EP压R器I 油纸绝缘材料与电场热分解气体
NCEPRI
➢ 绝缘物的放电分解
➢ 绝缘物的放电能量对变压器油分解、对产生的气体组分有 一定影响，一般情况下，放电能量较低对，产气中H2含量 较多，其次为CH4、C2H4等低分子气态烃。随着放电能量 的增高，有C2H2产生，其含量将不断增大。若油中存在固 体绝缘物，放电时还会产生较多的CO和CO2 .
油中溶解气体气相色谱法诊断 变压器故障技术
2007.5.
NCEPRI
➢ 一、前言
➢ 预测运行变压器等充油电气设备内部故障， 对于安全发供电，防止事故于未然是极其重 要的，经长期的实践证明，在所有绝缘监督 手段中，油中溶解气体气相色谱分析诊断变 压器等充油电气设备故障是最有效最灵敏的 方法，这种技术经多年的发展，已趋于成熟， 在世界得到广泛的应用和重视，是日常绝缘 监督中不可缺少的工具。
的关系
故障类型
主要组分
次要组分
油 过热 油＋纸绝缘过热
CH4、C2H4
H2、C2H6
CH4、C2H4、CO、CO2 H2、C2H6
油电弧放电
H2、C2H2
CH4、C2H4、C2H6
油＋纸绝缘电弧放电 H2、C2H2、CO、CO2 CH4、C2H4、C2H6
油、纸绝缘中局部放电 H2、CH4、CO
C2H2、C2H6、CO2
电压66KV及以上
1年至3年一次
必要时
NCEPRI
➢ 3．投运时的检测
➢ 按表10所规定的新的或大修后的变压器和 电抗器至少应在投运后一天（仅对电压 330KV及以上的变压器和电抗器、或容量 在120MVA及以上的发电厂升压变）、4天、 10天、30天各做一次检测，若无异常，可 转为定期检测。制造厂规定不取样的全密 封互感器不做检测。套管在必要时进行检 测。
➢ ④绝缘纸在120~150℃长期加热时，产生一氧化碳 和二氧化碳，二氧化碳是主要部分；
➢ ⑤绝缘纸在200～800℃下热解时，也产生少量烃 氢类气体，CO/CO2比值越高，热点温度越高；
➢ 变压器受潮时，主要产生氢气。
NC三EP、R油I 中溶解气体色谱分析的检测周期
➢ 1．出厂设备的检测 ➢ 66KV及以上的变压器、电抗器、互感器和套管在
ห้องสมุดไป่ตู้
NCEPRI
➢ 4．运行中的定期检测 ➢ 对运行中设备的定期检测周期按表10的规
定进行。
➢ 5．特殊情况下的检测
➢ 当设备出现异常情况时（如气体继电器动 作，受大电流冲击或过励磁等），并根据 检测出的气体含量情况，适当缩短检测周 期。
NCEPRI
➢ 五、取样
➢ 1、从充油电气设备中取油样
➢ 取样部位应注意所取的油样能代表油箱本体的油。 一般应在设备下部的取样阀门取油样，在特殊情 况下，可在不同的取样部位取样。对于大油量的 变压器、电抗器等取样量可为50～80mL,对少油量 的设备要尽量少取,以够用为限。
NCE下PR面I 图片为变压器故障的情况
NCE二P、R绝I 缘材料的化学组成及故障气体产生的特征和机理
1) 绝缘材料的化学组成
2)故障气体的产生
绝缘物的热分解:当变压器内部发生各种过热性故障时，由于 局部温度较高，可导致热点附近的绝缘物发生热分解（热 解），析出气体。变压器油的烃分子约在300~400℃开始断 链，并逐步生成低分子的饱和气态烃和CO2等，随着热解温 度升高，油品产生低分子烃和不饱和度不断增加，亦有烯 烃和炔烃生成，各种烃类和H2的含量也逐步增加。据实验 表明，随着热解温度升高，热解气体中各组分出现的顺序 为：烷烃→烯烃→炔烃。受热时间越长，气体的相对量愈 大。变压器内的油浸绝缘低，在空气中加热分解的主要产 物是CO2和CO，其次是H2和气态烃，如表3，绝缘低开始 热解时产生的主要气体是CO2，随温度升高，产生CO的是 增多，继而CO/CO2值升高，直至800℃左右可高达2.5。
➢ 取样时间：应充分考虑到气体在油中扩散的影响。 没有强油循环的设备，试验后应停放一段时间后 再取样。
➢ 取样容器为密封良好的玻璃注射器.
NCEPRI
➢ 2、样品的保存和运输
➢ 油样和气样应尽快进行分析,为避免气体逸 散,油样保存期不得超过4天,气样保存期应 更短些.在运输过程及分析前的放置时间内, 必须保证注射器的芯子不卡涩.
➢ 油样和气样都必须密封和避光保存,在运输 过程中应尽量避免剧烈振荡.油样和气样空 运时要避免气压的影响。
NCEPRI
五、从油中脱出溶解气体
➢ 最常用的脱气方法为振荡脱气方法，其重 复性和再现性能满足实用要求。该方法的 原理：在恒温条件下，油样在和洗脱气体 构成的密闭系统内通过机械振荡，使油中 溶解气体在气、液两相达到分配平衡。通 过测试气相中各组分浓度，并根据平衡原 理导出的奥斯特瓦尔德系数计算出油中溶 解气体各组分的浓度。
出厂试验全部完成后要进行一次色谱分析。制造 过程中的色谱分析由甲方和制造厂协商决定。 ➢ 2．投运前的检测 ➢ 按表10进行定期检测的新设备及大修后的设备， 投运前应至少做一次检测。如果在现场进行感应 耐压和局部放电试验，则应在试验后停放一段时 间再做一次检测。制造厂规定不取样的全密封互 感器不做检测。
油中电火花放电
H2、C2H2
－
进水受潮或油中气泡放 H2
－
电
NC➢ E①P绝R缘I 油在300~800℃受热，热分解产生的气体主
要是低分子烷烃（甲烷、乙烷）和低分子烯烃 （乙烯），也含有氢气；
➢ ②绝缘油暴露于电弧之中时，分解气体大部分是 氢气和乙炔，并且有一定量的甲烷、乙烯；
➢ ③局部放电时，绝缘油分解的气体主要是氢气和 少量甲烷；
NCEPRI
表10：检测周期
设备名称 变压器和电抗器
互感器 套管
设备电压等级和容量 检测周期
电压330KV及以上
3个月一次
容量240MVA及以上
所有发电厂升压变压器
电压220KV及以上
6个月一次
容量120MVA及以上
电压66KV及以上
1年一次
容量8MVA及以上
电压66KV及以下
自行规定
容量8MVA及以下
➢ 变压器受潮时所产生的气体特征
➢ 当变压器内部进水受潮时，油中水份和含湿杂质形成“小 桥”或者绝缘中含有气隙均能引起局部放电，而产生氢气， 还因为水份在电场作用下电解作用和水与铁的化学反应， 也可产生大量的氢气。
➢ 水与铁反应将按下式产生氢气：
➢ 3H2O+2Fe→Fe2O3+3H2
NC变EP压R器I 油纸绝缘材料与电场热分解气体
NCEPRI
➢ 绝缘物的放电分解
➢ 绝缘物的放电能量对变压器油分解、对产生的气体组分有 一定影响，一般情况下，放电能量较低对，产气中H2含量 较多，其次为CH4、C2H4等低分子气态烃。随着放电能量 的增高，有C2H2产生，其含量将不断增大。若油中存在固 体绝缘物，放电时还会产生较多的CO和CO2 .