隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的延長,變壓器可能產(chǎn)生初期故障,油中某些可燃性氣體則是內(nèi)部故障的先兆,這些可燃?xì)怏w可降低變壓器油的閃點(diǎn),從而引起早期故障。
變壓器油和纖維絕緣材料在運(yùn)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(chǎn)生的氣體大部分溶于油中,但產(chǎn)生氣體的速率是相當(dāng)緩慢的。當(dāng)變壓器內(nèi)部存在初期故障或形成新的故障條件時(shí),其產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量則十分明顯,絕大多數(shù)的初期缺陷都會(huì)出現(xiàn)早期跡象,因此,對變壓器產(chǎn)生氣體進(jìn)行適當(dāng)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(jìn)行分析的最切實(shí)可行的方法,該方法包括從油中脫氣和測量兩個(gè)過程。礦物油是由大約2871種液態(tài)碳?xì)浠衔锝M成的,通常只鑒別絕緣油中的氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮?dú)?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(jīng)分析,證明它們的存在及含量,即可反映出產(chǎn)生這些氣體的故障類型和嚴(yán)重程度。油在正常老化過程產(chǎn)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(shí)(如油中氣泡擊穿),油裂解產(chǎn)生的氣體主要是氫氣(H2)和甲烷(CH4)。在故障溫度高于正常運(yùn)行溫度不多時(shí),產(chǎn)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(dāng)溫度高于1000℃時(shí)(如在電弧弧道溫度300℃以上),油裂解產(chǎn)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(shí),會(huì)產(chǎn)生較多的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。
2、如何判斷電氣設(shè)備的故障性質(zhì)
運(yùn)用五種特征氣體的三對比值判斷電氣設(shè)備的故障性質(zhì):
(1)C2H2/C2H4≤0.1 0.1<CH4/H2<1
C2H4/C2H6<1時(shí),屬變壓器已正常老化。
(2)C2H2/C2H4≤0.1 CH4/H2<0.1
0.1<C2H4/C2H6<1時(shí),屬低能量密度的局部放電,是含氣空腔中的放電,這種空腔是由于不完全浸漬、氣體飽和或高濕度等原因造成的。
(3)0.1<C2H2/C2H4<1 CH4/H2<0.1
0.1<C2H4/C2H6<1時(shí),屬高能量密度的局部放電(除含氣空腔的放電),導(dǎo)致固體絕緣的放電痕跡。
(4)1<C2H2/C2H4<3 0.1<CH4/H2<1
C2H4/C2H6>3時(shí),有工頻續(xù)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。