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1、变压器溶解气体分析和判断导则1范围本导则推荐了利用色相谱法分析溶解气体和游离气体的浓度，以判断充油电气设备运行状况及建议应进一步采取的措施。本导则适用充有矿物绝缘油和以纸或层压纸板为绝缘材料的电气设备，其中包括变压器、电抗器、电流互感器、电压互感器和油纸套管等。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB75971987电力用油（变压器器、汽轮机油）取样方法。GB/T176231998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法GB/T5961996电力设备预防性试
2、验规程IEC5671992从充油电气设备取样和油样及分析游离气体和溶解气体的导则。IEC605991999运行中矿物油浸电气设备溶解气体和游离气体分析的解释导则。3定义本导则采用下列定义对判断充油气体设备内部故障有价值的气体，即氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙快、一氧化碳、二氧化碳。烧类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙焕含量的总和。非溶解于油中的气体4产气原理绝缘油是许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有和化学基团，并由键键合在一起。由电或热故障的结果可以使某些键和键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形
3、成氢气和低分子烧类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙快等，也可生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。故障初期，所形成的气体溶解于油中，当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。低能量放电性故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键断裂，主要重新化合成氢气而积累。对键的断裂需要较高的温度（较多的能量），然后迅速以键、键、和键的形式重新化合成燃类气体，依次需要越赖越高的温度和越来越多的能量。乙烯是在高于甲烷和乙烷的温度下生成，而且当温度低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。因此，大量乙快是电弧的弧道中产生的，当然较低的温度下（低于800）也会有少量乙快生成
4、。油可起氧化反应时，伴随生成少量CO,和Oh并且C0,和CO2能长期积累，成为数量显着的特征气体。油碳化生成碳粒的温度在500-800oCo纸、压板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的键及葡萄糖，它们的热稳定性比油的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105,完全裂解和碳化高于300C,在生成水的同时，生成大量的C0,和CO2及少量炫类气体和吠喃化合物，同时油被氧化，C0,和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。概括上述的要点，不同的故障型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳表22表22不同故障类型产生的气体故障类型主要气
5、体2次要气体组分油过热CHjC2HqH2C2H6油和纸过热CH,C2H1CO,CO2H2C2H6油质绝缘中局部放电H2,CH.COC2H2,C2H6kCO2油中火花放电,C2H2油中电弧H2,C2H2QH4C2H6油和纸电弧H2,C2H2.CO,CO2ChC2HdC2H6注：进水受潮或油中气泡可能使氢含量升高分解出的气体形成气泡，在油里经对流、扩散，不断地溶解在油中。这些故障气体的组分和含量与故隙的类型及其严重程度有密切关系。因此，分析溶解于油中的气体，就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障，并可随时监视挂账的发展状况。在变压器里，当产气速度大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器或储油柜中
6、。当变压器的气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于设备的状况做出判断。某些情况下，有些气体可能不是设备故障造成的，例如油中含有水，可以与铁作用声称氢。过热的铁芯层间油膜裂解也可声称氢。新的不锈钢中也可能在加工过程中或焊接时吸入氢而又慢慢释放到油中O特别是在较高温度,油中有溶解氧时,设备中某些油漆（醇酸树脂），在某些不锈钢的催化下，甚至可能生成大量的氢。某些改型的聚酰亚胺型的绝缘材料也可生成某些气体而溶解于油中。油在阳光照射下也可声气体。设备检修时，暴露在空气中的油可吸收空气中的C02等。这时，如果不真空滤油，则油中CO2的含量约为300UL/L（与周围环境的空气有关）另外，某些操作
7、也可生成故障气体，例如：在载调压变压器中切换开关油室的油向变压器主油箱渗透，或选择开关在某个位置动作时，悬浮电位放电的影响；设备曾经有过故障，而故障排除后绝缘油未彻底脱气，部分残余气体仍留在油中；设备油箱带油补焊；原注入的油就含有某些气体等。这些气体的存在一般不影响设备的正常运行。但当利用气体分析结果确定设备内部是否存在故障及其严重程度时，要注意加以区分。5检测周期按表2进行定期检测的新设备及大修后的设备，投运前至少作一次检测。如果在现场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后再作一次检测。制造厂规定不取样的全密封互感器不做检测。按表23所规定的新的或大修的变压器和电抗器至少应在投运后Id（仅
8、对330kv电压及以上的变压器和电抗器、容量120MVA在及以上的发电厂升变压器）4d10d30d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。运行中设备的定期检测周期按表24的规定进行。当设备出现异常时，（如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等），或对测试结果有怀疑时，应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期。设备名称设备电压等级和容量检测周期电压33Okv及以上容量240MVA及以上所有发电厂升压变压器3个月一次电压22Okv及以上容量120MVA及以上6个月一次电压13.8kv及以下容量8MVA以下自行
9、规定互感器电压13.8kv及以上（13）年一次套管必要时注：制造厂规定不取样的全密封互感器，一般在保证期内不做检测。在超过保证期后，应在不破坏密封的情况下取样分析。6取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。取样量，对大油量的变压器、电抗器等可分为50ml80ml,对少油量的设备要尽量少取，以够用为限。应使用密封良好的玻璃注射器取油样。当注射器充有油样时，芯子能按油体积随温度的变化自由滑动，使内外压力平衡。从设备中取油样的全过程应在全密封的状态下进行，油样不得与空气接触。对电力变压器及电抗器，一般可在运行中取油样。对
10、需要设备停电取样时，应在停运后尽快取样。对可能产生负压的密封设备，禁止在负压下取样，以防止负压进气。设备的取样阀门应配上带有小嘴的连接器上，在小嘴上接软管。取样前应排除取样管路中及取样阀门内的空气和“死油”，所用的胶管应尽可能的短，同时用设备本体的油冲洗管路（少油量设备可不进行此步骤）。取样油时油流应平缓。用注射器取样时，最好在注射器与软管之间的接一小型金属三通阀，如图1所示。按下述步骤取样：将死油“经三通阀排掉，转动三通阀使少量油注入注射器；转动三通阀并推压注射器芯子，排除注射器内的空气和油，转动三通阀使油样在静压力作用下自动进入注射器（不应拉注射器芯子，以免吸入空气或对油样脱气）。当取到足
11、够的油样时，关闭三通阀和取样阀，取下注射器，用小胶头封闭注射器（尽量排尽小胶头内的空气）。整个操作过程应特别注意保持注射器芯子的干净,以免卡涩。当气体继电器内有气体聚集时，应取气样进行色谱分析。这些气体的组分和含量是判断设备是否存在故障及故障性质的重要依据之一。为减少不同组分有不同回溶率的饿影响，必须在尽可能短的时间内取出气样，并尽快进行分析。应使用密封良好的玻璃注射器取气样。取样前应用设备本体油润湿注射器，以保证注射器滑润和密封。取气样时应在气体继电器的放气嘴套上一小段乳胶管，乳胶管的另一头接一个小型金属三通阀与注射器连接（要注意乳胶管的内径，乳胶管、气体继电器的放气嘴与金属三通阀连接处要密
12、封）操作步骤和连接方法如图1所示：转动三通阀，用气体继电器内的气体冲洗连接管路及注射器（气量少时可不进行此步骤）：转动三通阀，排空注射器，再转动三通阀取气样。取样后，关闭放气嘴，转动三通阀的方向使之封住注射器口，把注射器连同三通阀和胶乳观一起取下来，然后再取下三通阀，立即改用小胶头封住注射器（尽可能地排尽小胶头内的空气）。取气样时注意不要让油进入注射器并注意人身安全。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4d,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。油样和气体都必须和避光保存，在运输过程中应尽量避免剧烈振荡。油样和气体空运时要避免气
13、压变化的影响。利用气相色谱分析油中溶解气体，必须将溶解的气体从油中脱出来，再注入色谱仪进行组分和含量的分析。目前常用的脱气方法是溶解平衡法和真空法两种，根据取得真空的方法不同，真空法又分水银托里拆利真空法和机械真空法两种，常用的是机械真空法。机械真空法属于不完全的脱气方法，在油中溶解越大的气体脱出率越低，而在常压的过程中气体有不同程度的回溶。溶解度越大的组分回溶越多。不同的脱气装置或同一装置采用不同的真空度，将造成分析结果的差异。因此使用机械真空法脱气，必须对脱气装置的脱气率进行校核。脱气装置应保证良好的密封性，真空泵抽气装置应接入真空计-以监视脱气前真空系统的真空度（一般残压不应高于40Pa
14、）,要求真空系统在泵停止抽气的情况下，在2倍脱气时间所需时间内残压无显着上升。用于溶解平衡法的玻璃注射器，应对其密封性进行检查。为了尽量减少脱气这一操作环节所造成的分析结果的差异，使用不完全脱气方法时，应测出所使用的脱气装置对每种被测气体的脱气率，并用脱气率将分析结果换算到油中溶解各种气体的实际含量。各组分脱气率的定义是：可用已经各组分的油样来校核脱气装置的脱气率。因受油的黏度，温度，大气压里等因素的影响，脱气率一般不容仪测准。即使是同一台脱气装置，其脱气率也不会是个常数，因此，一般采用多次校核的平均值。溶解平衡法目前使用的是机械振荡方式，其重复性和再现性能满足要求。该方法的原理是：在恒温条件
15、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。奥斯特瓦尔德系数定义为各种气体在矿物绝缘油中的奥斯特瓦尔德系数见表24.奥斯特瓦尔德系数与所涉及到的气体组分的实际分压无关，而且假设气相和液相处在相同的温度下。由此引进的误差将不会影响判断结果。表24各种气体在矿物绝缘油中的奥斯特瓦尔德系数标准温度H2N202CoC02C2H4C2H2C2H4C2I16GbTF17623-1998500.060.090.170.120.920.391.021.462.30IEC60599-1999200.050.090.170.121.080.431.21.702.40500.050.090.170.121.000.400.901.401.801）国产油测试的平均值2）这是国际上几种常用的牌号的变压器油得到的一些数据的平均值。实际数据与表中的这些数据会有些不同，然而可以使用上面给出的数据，而不影响从计算结果得出的结论。7.气装置的
