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油中气体色谱分析在诊断变压器电气故障中的应用
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1 油中气体色谱分析在 诊断变压器电气故障中的应用 华润电力湖南有限公司,胡杨永、彭晓 摘 要:本文通过对一台存在故障变压器的气体色谱分析和采用“三比值”法进行故障诊断,通过检修吊罩检查进 一步确认了诊断结论的可靠性,因此可见,通过变压器油中溶解气体色谱分析及故障诊断技术对于发现变压器内的早期 或潜伏性故障有非常重要的参考价值,彰显了油品日常监督的重要性。 关键词:溶解气体;色谱分析;三比值;电弧放电 1 油中气体色谱分析诊断变压器故障的原理 变压器油是由不同分分子量的烃类物质组成的混合物,它们在热和电的作用下使烃类物质中的 C-C 键或 者 C-H 键发生断裂,产生活跃的 H 原子和碳氢化合物的自由基(如:CH3 *、CH 2 *、CH*),然后通过复杂化学反 应会产生少量的低分子烃类气体(CH4、C2H4、C2H2等) 、H2、CO 和 CO2 等气体,也可能生成沉淀碳的固体颗粒 和碳氢聚合物(X-蜡) 。由于 C-C 键或者 C-H 键断裂以及重新化合成低分子烃类所需要的能量不同,因此,在 不同的变压器故障条件下,所生成的低分子烃类物质气体的组成成分以及产气速率、产气量有所不同,例如: C-H 键断裂的能量为 338kJ/mol, C-C 键断裂的能量为 431 kJ /mol;而重新合成 C-C 的低分子烃类物质需能量 为 607 kJ/mol, 合成 C=C 的低分子烃类物质需能量为 720 kJ/mol, 合成 C≡C 的低分子烃类物质需能量 960 kJ/mol,一般情况下 C2H4的生成温度为 500℃,而 C2H2的生成温度为 800℃~1200℃,只有在电弧放电和火花放 电的情况下才有这么高的温度,因此,C2H2是电弧放电和火花放电故障的判断依据,此外,油的氧化还可能 生成 CO 和 CO2 等气体,表 1 为各种故障类型下产生的气体。 表 1 不同故障类型下产生的气体 故障类型 主要组分 次要组分 油过热 CH4、C2H4 H2、C2H6 油和纸过热 CH4、C2H4、CO 、CO2 H2、C2H6 油和纸局部放电 H2、C2H4、CO C2H2、C2H6、 CO2 油中火花放电 H2、C2H2 油中电弧 H2、C2H2 CH4、C2H4、C2H6 油和纸电弧 H2、C2H2 、CO 、CO2 CH4、C2H4、C2H6 因此, 通过跟踪分析油中溶解气体的组分和含量就可以尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障, 并随时 掌握故障的发展情况, 及时采取处理措施。 2 故障变压器的油品跟踪分析 本文跟踪分析的故障变压器为某单位 11A24 高压静电除尘用整流设备变压器(以下简称整流变) ,2007 年 6 月投产,电压等级为 72KV,使用 25 号变压器油,变压器油量 0.85t, 油密度 0.8526g/cm 3。2010 年 5 月 24 日开始通过日常监督发现该整流变乙炔及总烃含量严重注意值,并开始对该整流变油中溶解气体的组分和 含量进行跟踪分析,以下是该整流变的分析数据。

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