变压器油中溶解气体和判断导则DL__T722—2000剖析.doc

变压器油中溶解气体分析和判断导则 编写： 审核： 批准： 变压器油中溶解气体分析和判断导则 ? Guide to the analysis and the diagnosis of gases dissolved in transformer oil ? ? 1 范围 ? 本导则推荐了利用气相色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的方法以及建议应进一步采取的措施。 本导则适用于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必威体育精装版版本的可能性。 GB 7597—87 电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法 GB／T 17623—1998 绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法 DL／T 596—1996 电力设备预防性试验规程 IEC 567—1992 从充油电气设备取气样和油样及分析游离气体和溶解气体的导则 IEC 60599—1999 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。 3.1 特征气体 characteristic gases 对判断充油电气设备内部故障有价值的气体，即氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。 3.2 总烃 total hydrocarbon 烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和。 3.3 游离气体 free gases 非溶解于油中的气体。 ? 4 产气原理 ? 4.1 绝缘油的分解 绝缘油是由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CH3*、CH2* 和CH*化学基团，并由C—C键键合在一起。由电或热故障的结果可以使某些C—H键和C—C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，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物(X-蜡)。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。 低能量故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C—H键(338kJ／mol)断裂，主要重新化合成氢气而积累。对C—C键的断裂需要较高的温度(较多的能量)，然后迅速以C—C键(607kJ／mol)、C＝C键(720kJ／mol)和C≡C键(960kJ／mol)的形式重新化合成烃类气体，依次需要越来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(大约为500℃)下生成的(虽然在较低的温度时也有少量生成)。乙炔一般在800℃～1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定产物而积累。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的。当然在较低的温度下(低于800℃)也会有少量乙炔生成。 油起氧化反应时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特征气体。 油碳化生成碳粒的温度在500℃～800℃。 哈斯特(Halsterd)用热动力学平衡理论计算出在热平衡状态下形成的气体与温度的关系。热平衡下的气体分压—温度关系见附录C(提示的附录)。 4.2 固体绝缘材料的分解 纸、层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C—O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，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300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO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，不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1。 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。这些故障气体的组成和含量与故障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