变压器油中溶解气体分析和判断导则DLT722—2000.doc

变压器油中溶解气体剖析和判断导则 编写： 审核： 批准： 变压器油中溶解气体剖析和判断导则 Guidetotheanalysisandthediagnosis ofgasesdissolvedintransformeroil 范围 本导则介绍了利用气相色谱法剖析溶解气体和游离气体的浓度，以判断充油电气设施运行状况的方法以及建议应进一步采取的举措。 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施，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。 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而组成为本标准的条文。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。 GB7597—87电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法 GB／T17623—1998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法DL／T596—1996电力设施预防性试验规程 IEC567—1992从充油电气设施取气样和油样及剖析游离气体和溶解气体的导则 IEC60599—1999运行中矿物油浸电气设施溶解气体和游离气体剖析的解释导则 定义 本导则采用下列定义。 特点气体characteristicgases 对判断充油电气设施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)。 总烃totalhydrocarbon 烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和。 游离气体freegases 非溶解于油中的气体。 4产气原理 绝缘油的分解 绝缘油是由很多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混淆物，分子中含有 3*、CH2* CH 和CH*化学基团，并由C—C键键合在一同。由电或热故障的结果能够使某些 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响 快速从头化合，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施的内部。 低能量故障，如局部放电，通过离子反响促进最弱的键 C—H键(338kJ／mol)断裂，主要从头化 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)，然后快速以 C—C键(607kJ／mol)、C C键(720kJ／mol)和C≡C键(960kJ／mol)的形式从头化合成烃类气体，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(大概为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，反响快速被抑制，作为从头化合的稳定 产物而积累。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的。自然在较低的温度下(低于800℃)也会有少量 乙炔生成。 油起氧化反响时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特点 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)。 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从头化合。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的形成不单随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。 归纳上述的要点，不同的故障种类产生的主要特点气体和次要特点气体可归纳为表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 量与故障的种类及其严重程度有亲密关系。因此，剖析溶解于油中的气体，就能尽早发现设施内部存在 的潜藏性故障，并可随时监督故障的发展状况。 表1 不同故障种类产生的气体 故 障 类 型 主要气体组分 次要气体组分 油过热 CH4，C2H4 H2，C2H6 油和纸过热 CH4 2 4 2 2 26 ，CH，CO，CO H ，CH 油纸绝缘中局部放电 H2 4 2 2 26 2 ，CH，CO CH ，CH ，CO 油中火花放电 H2，C2H2 油中电弧 H2，C2H2 CH4，C2H4，C2H6 油和纸中电弧 H2 22 2 4 24 2 6 ，CH ，CO，CO CH，CH，CH 注：进水受潮或油中气泡可能使氢含