DLT 722-2000 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則

分析油中溶解氣體的組分和含量是監(jiān)視充油電氣設(shè)備安全運(yùn)行的最有效的措施之一。利用氣相色譜法分析油中溶解氣體來(lái)監(jiān)視充油電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，在我國(guó)已有30多年的使用經(jīng)驗(yàn)。自1986年以來(lái)，由原水利電力部頒發(fā)的SD187—86《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》,在電力安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，對(duì)所使用的分析方法和分析結(jié)果的判斷及解釋均需要加以補(bǔ)充和修訂。1998年，在廣泛函調(diào)征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，寫出了征求意見(jiàn)稿，于1998年11月召開全國(guó)范圍的討論修訂會(huì)，并組成標(biāo)準(zhǔn)起草小組，根據(jù)討論會(huì)的意見(jiàn)，整理出初稿。1999年，參考新出版的IEC60599—1999,又對(duì)上述初稿進(jìn)行了反復(fù)的修改，并征求了有關(guān)專家的意見(jiàn)，制定了本導(dǎo)則。本導(dǎo)則自生效之日起，代替原水利電力部頒發(fā)的SD187…86《變壓器油中溶解氣體分析和判斷本導(dǎo)則的附錄A和附錄B是標(biāo)準(zhǔn)的附錄，本導(dǎo)則的附錄C、附錄D、附錄E、附錄F和附錄G是提示的附錄。本導(dǎo)則由電力行業(yè)電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)提出并歸口。本導(dǎo)則起草單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院，遼寧省電力科學(xué)研究院，華東電力試驗(yàn)研究院，吉林省電力科學(xué)研究院。本導(dǎo)則由中國(guó)電力科學(xué)研究院負(fù)責(zé)解釋。中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則本導(dǎo)則推薦了利用氣相色譜法分析溶解氣體和游離氣體的濃度，以判斷充油電氣設(shè)備運(yùn)行狀況的方法以及建議應(yīng)進(jìn)一步采取的措施。本導(dǎo)則適用于充有礦物絕緣油和以紙或?qū)訅杭埌鍨榻^緣材料的電氣設(shè)備，其中包括變壓器、電抗2引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。GB7597-87電力用油(變壓器油、汽輪機(jī)油)取樣方法GB/T17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測(cè)定法DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程IEC5671992從充油電氣設(shè)備取氣樣和油樣及分析游離氣體和溶解氣體的導(dǎo)則IEC60599·1999運(yùn)行中礦物油浸電氣設(shè)備溶解氣體和游離氣體分析的解釋導(dǎo)則3定義本導(dǎo)則采用下列定義。3.1特征氣體characteristicgases乙炔(C?H?)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO)。3.2總烴totalhydrocarbon3.3游離氣體freegases非溶解于油中的氣體。4產(chǎn)氣原理4.1絕緣油的分解絕緣油是由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含有CH?*、CI?*和CH'化學(xué)基團(tuán)，并由C--C鍵鍵合在一起。由電或熱故障的結(jié)果可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锏淖杂苫@些氫原子或自出基通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)2000-11-03批準(zhǔn)2001-01-01實(shí)施物(X·蠟)。故障初期，所形成的氣體溶解于油中；當(dāng)故障能量較大時(shí)，也可能聚集成游離氣體。碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔锟沙练e在設(shè)備的內(nèi)部。低能量故障，如局部放電，通過(guò)離子反應(yīng)促使最弱的鍵C—H鍵(338kJ/mol)斷裂，主要重新化合成氫氣而積累。對(duì)C一C鍵的斷裂需要較高的溫度(較多的能量),然后迅速以C--C鍵(607kJ/mol)、C=C鍵(720kJ/mol)和C=C鍵(960kJ/mol)的形式重新化合成烴類氣體，依次需要越來(lái)越高的溫度和越來(lái)越多的能量。乙烯是在高于甲烷和乙烷的溫度(大約為500C)下生成的(雖然在較低的溫度時(shí)也有少量生成)。乙炔一般在800℃~1200℃的溫度下生成，而且當(dāng)溫度降低時(shí)，反應(yīng)迅速被抑制，作為重新化合的穩(wěn)定產(chǎn)物而積累。因此，大量乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生的。當(dāng)然在較低的溫度下(低于800℃)也會(huì)有少量乙炔生成。油起氧化反應(yīng)時(shí)，伴隨生成少量CO和CO?,并且CO和CO?能長(zhǎng)期積累，成為數(shù)量顯著的特征氣體。油碳化生成碳粒的溫度在500℃~800℃。哈斯特(Halsterd)用熱動(dòng)力學(xué)平衡理論計(jì)算出在熱平衡狀態(tài)下形成的氣體與溫度的關(guān)系。熱平衡下的氣體分壓—溫度關(guān)系見(jiàn)附錄C(提示的附錄)。4.2固體絕緣材料的分解紙、層壓板或木塊等固體絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無(wú)水右旋糖環(huán)和弱的C—()鍵及葡萄糖甙鍵，它們的熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I要弱，并能在較低的溫度下重新化合。聚合物裂解的有效溫度高于105C,完全裂解和碳化高于300℃,在生成水的同時(shí)，生成大量的CO和CO。及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時(shí)油被氧化。CO和CO?的形成不僅隨溫度而且隨油中氧的含量和紙的濕度增加而增加。概括上述的要點(diǎn)，不同的故障類型產(chǎn)生的主要特征氣體和次要特征氣體可歸納為表1。分解出的氣體形成氣泡，在油里經(jīng)對(duì)流、擴(kuò)散，不斷地溶解在油中。這些故障氣體的組成和含量與故障的類型及其嚴(yán)重程度有密切關(guān)系。因此，分析溶解于油中的氣體，就能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障，并可隨時(shí)監(jiān)視故障的發(fā)展?fàn)顩r。表1不同故障類型產(chǎn)生的氣體故障類型主要?dú)怏w組分次要?dú)怏w組分油過(guò)熱油和紙過(guò)熱油紙絕緣中局部放電H?,CH?.COC?H?,C?H,CO?油中火花放電油中電弧油和紙中電弧注：進(jìn)水受潮或油中氣泡可能使氫含量升高(見(jiàn)4.3)。在變壓器里，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時(shí)，會(huì)有一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器或儲(chǔ)油柜中。當(dāng)變壓器的氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體時(shí)，分析其中的氣體，同樣有助于對(duì)設(shè)備的狀況做出判斷。4.3氣體的其他來(lái)源在某些情況下，有些氣體可能不是設(shè)備故障造成的，例如油中含有水，可以與鐵作用生成氫。過(guò)熱的鐵心層間油膜裂解也可生成氫。新的不銹鋼中也可能在加工過(guò)程中或焊接時(shí)吸附氫而又慢慢釋放到油中。特別是在溫度較高、油中有溶解氧時(shí)，設(shè)備中某些油漆(醇酸樹脂),在某些不銹鋼的催化下，其至訂能生成大量的氫。某些改型的聚酰亞胺型的絕緣材料也可生成某些氣體而溶解于油中。油在陽(yáng)光照射下也可以生成某些氣體。設(shè)備檢修時(shí)，暴露在空氣中的油可吸收空氣中的C)等。這時(shí)，如果不真空濾油，則油中CO?的含量約為300μL/L(與周圍環(huán)境的空氣有關(guān))。另外，某些操作也可生成故障氣體，例如：有載調(diào)壓變壓器中切換開關(guān)油室的油向變壓器主油箱滲漏，或選擇開關(guān)在某個(gè)位置動(dòng)作時(shí)，懸浮電位放電的影響；設(shè)備曾經(jīng)有過(guò)故障，而故障排除后絕緣油未經(jīng)徹底脫氣，部分殘余氣體仍留在油中；設(shè)備油箱帶油補(bǔ)焊；原注人的油就含有某些氣體等。這些氣體的存在一般不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。但當(dāng)利用氣體分析結(jié)果確定設(shè)備內(nèi)部是否存在故障及其嚴(yán)重程度時(shí)，要注意加以區(qū)分。5檢測(cè)周期5.1投運(yùn)前的檢測(cè)按表2進(jìn)行定期檢測(cè)的新設(shè)備及大修后的設(shè)備，投運(yùn)前應(yīng)至少作一次檢測(cè)。如果在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)耐壓和局部放電試驗(yàn)，則應(yīng)在試驗(yàn)后再作一次檢測(cè)。制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感器不作檢測(cè)。5.2投運(yùn)時(shí)的檢測(cè)按表2所規(guī)定的新的或大修后的變壓器和電抗器至少應(yīng)在投運(yùn)后1d(僅對(duì)電壓330kV及以上的變壓器和電抗器、容量在120MVA及以上的發(fā)電廠升壓變壓器)、4d、10d、30d各做一次檢測(cè)，若無(wú)異常，可轉(zhuǎn)為定期檢測(cè)。制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感器不作檢測(cè)。套管在必要時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。表2運(yùn)行中設(shè)備的定期檢測(cè)周期設(shè)備電壓等級(jí)和容量變壓器和電抗器電壓330kV及以上容量240MVA及以上所有發(fā)電廠升壓變壓器3個(gè)月一次電壓220kV及以上容量120MVA及以上6個(gè)月一次電壓66kV及以上1年一次電壓66kV及以下自行規(guī)定互感器電壓66kV及以上1年～3年一次套管必要時(shí)注：制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感器，一般在保證期內(nèi)不做檢測(cè)。在超過(guò)保證期后，應(yīng)在不破壞密封的情況下取樣分析。5.3運(yùn)行中的定期檢測(cè)運(yùn)行中設(shè)備的定期檢測(cè)周期按表2的規(guī)定進(jìn)行。5.4特殊情況下的檢測(cè)當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)(如氣體繼電器動(dòng)作，受大電流沖擊或過(guò)勵(lì)磁等),或?qū)y(cè)試結(jié)果有懷疑時(shí)，應(yīng)立即取油樣進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)出的氣體含量情況，適當(dāng)縮短檢測(cè)周期。6取樣6.1從充油電氣設(shè)備中取油樣6.1.1概述取樣部位應(yīng)注意所取的油樣能代表油箱本體的油。一般應(yīng)在設(shè)備下部的取樣閥門取油樣，在特殊情況下，可在不同的取樣部位取樣。取樣量，對(duì)大油量的變壓器、電抗器等可為50mL～80mL,對(duì)少油量的設(shè)備要盡量少取，以夠用6.1.2取油樣的容器應(yīng)使用密封良好的玻璃注射器取油樣。當(dāng)注射器充有油樣時(shí)，芯子能按油體積隨溫度的變化自由滑6.1.3取油樣的方法從設(shè)備中取油樣的全過(guò)程應(yīng)在全密封的狀態(tài)下進(jìn)行，油樣不得與空氣接觸。設(shè)備的取樣閥門應(yīng)配上帶有小嘴的連接器，在小嘴上接軟管。取樣前應(yīng)排除取樣管路中及取樣閥門內(nèi)的空氣和“死油”,所用的膠管應(yīng)盡可能的短，同時(shí)用設(shè)備本體的油沖洗管路(少油量設(shè)備可不進(jìn)行此步驟)。取油樣時(shí)油流應(yīng)平緩?！八烙汀苯?jīng)三通閥排掉；轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥使少量的空氣和油；轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥使油樣在靜壓力作用下自動(dòng)進(jìn)入注射器(不應(yīng)拉注射器芯子，以免吸入空氣或小膠頭內(nèi)的空氣)。整個(gè)操作過(guò)程應(yīng)特別注意保持注射器芯子的干凈，以免卡澀。6.2從氣體繼電器放氣嘴取氣樣6.2.1概述23體的組分和含量是判斷設(shè)備是否存在故障及故障性質(zhì)的重要依據(jù)之一。為減少不同組分有不同回溶率的影響，必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)6.2.2取氣樣的容器應(yīng)使用密封良好的玻璃注射器取氣樣。取樣前應(yīng)用設(shè)備本體油6.2.3取氣樣的方法取氣樣時(shí)應(yīng)在氣體繼電器的放氣嘴上套一小段乳膠管，乳膠管(c)的另一頭接一個(gè)小型金屬三通閥與注射器連接(要注意乳膠管的內(nèi)步驟和連接方法如圖1所示：轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥，用氣體繼電器內(nèi)的氣體沖(d)洗連接管路及注射器(氣量少時(shí)可不進(jìn)行此步驟);轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥，排空后再取下三通閥，立即改用小膠頭封住注射器(盡可能地排盡小膠頭(e)6.3樣品的保存和運(yùn)輸超過(guò)4天，氣樣保存期應(yīng)更短些。在運(yùn)輸過(guò)程及分析前的放置時(shí)間(e)取下注射器圖1用注射器取樣示意圖油樣和氣樣都必須密封和避光保存，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)盡量避免劇烈振蕩。油樣和氣樣空運(yùn)時(shí)要避免氣壓變化的影響。6.4樣品的標(biāo)簽取樣后的容器應(yīng)立即貼上標(biāo)簽。推薦的標(biāo)簽格式見(jiàn)附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)。7從油中脫出溶解氣體機(jī)械真空法屬于不完全的脫氣方法，在油中溶解度越大的氣體脫出率越低，而在恢復(fù)常壓的過(guò)程般殘壓不應(yīng)高于40Pa),要求真空系統(tǒng)在泵停止抽氣的情況下，在兩倍脫氣所需的時(shí)間內(nèi)殘壓無(wú)顯著用的脫氣裝置對(duì)每種被測(cè)氣體的脫氣率，并用脫氣率將分析結(jié)果換算到油中溶解的各種氣體的實(shí)際含7.4.1溶解平衡法---機(jī)械振蕩法k;----組分i的奧斯特瓦爾德系數(shù)。各種氣體在礦物絕緣油中的奧斯特瓦爾德系數(shù)見(jiàn)表3。奧斯特瓦爾德系數(shù)與所涉及到的氣體組分7.4.2真空法…-變徑活塞泵全脫氣法真空法…變徑活塞泵全脫氣法是利用大氣壓與負(fù)壓交替對(duì)變徑活塞施力的特點(diǎn)(活塞起了類似表3各種氣體在礦物絕緣油中的奧斯特瓦爾德系數(shù)k;標(biāo)準(zhǔn)溫度CGB/T17623…19983’1)國(guó)產(chǎn)油測(cè)試的平均值。2)這是從國(guó)際上幾種最常用的牌號(hào)的變壓器油得到的…些數(shù)據(jù)的平均值。實(shí)際數(shù)據(jù)與表中的這些數(shù)據(jù)會(huì)有些不同，然而可以使用上面給出的數(shù)據(jù)，而不影響從計(jì)算結(jié)果得出的結(jié)論。7.5脫氣裝置的操作要點(diǎn)脫氣這一環(huán)節(jié)是油中溶解氣體分析結(jié)果差異的主要來(lái)源，故要達(dá)到本導(dǎo)則第8.6所要求的平行試因脫氣裝置的結(jié)構(gòu)不同、容量不同，故對(duì)用油量不作統(tǒng)一規(guī)定，但同一裝置的每次試驗(yàn)應(yīng)盡可能地使用同樣的油量。必須測(cè)出使用油樣的體積和脫出氣體的體積，至少精確到兩位有效數(shù)字。為了提高脫氣效率和降低測(cè)試的最小檢知濃度，對(duì)真空脫氣法一般要求脫氣室體積和進(jìn)油樣體積氣體自油中脫出后，應(yīng)盡快轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)氣瓶或玻璃注射器中去，以免氣體與脫過(guò)氣的油接觸時(shí)，因各組分有選擇性地回溶而改變其組成。脫出的氣樣應(yīng)盡快進(jìn)行分析，避免長(zhǎng)時(shí)間地儲(chǔ)存而造成氣體逸散。要注意排凈前一個(gè)油樣在脫氣裝置中的殘油和殘氣，以免故障氣含量較高的油樣污染下…個(gè)油樣。8氣體分析方法8.1分析對(duì)象從油中得到的溶解氣體的氣樣及從氣體繼電器所取的氣樣，均用氣相色譜儀進(jìn)行組分和含量的分析。分析對(duì)象為：—-甲烷(CH?);乙烷(C?H?);乙烯(C?H?);乙炔(C?H?);-----氧化碳(CO);二氧化碳(CO?)。一般對(duì)丙烷(C?H?)、丙烯(C?H?)、丙炔(C?H?)(以上三者統(tǒng)稱為C?)不要求作分析。在計(jì)算總烴含量8.2對(duì)氣相色譜儀的要求氣相色譜儀應(yīng)滿足下列要求：a)色譜柱對(duì)所檢測(cè)組分的分離度應(yīng)滿足定量分析b)儀器基線穩(wěn)定，有足夠的靈敏度。對(duì)油中溶解氣體各組分的最小檢知濃度見(jiàn)表4。c)用轉(zhuǎn)化法在氫火焰離子化檢測(cè)器上測(cè)定CO、CO?時(shí)，應(yīng)對(duì)鎳觸媒將CO、CO?轉(zhuǎn)化為甲烷的轉(zhuǎn)化率作考察?？赡苡绊戅D(zhuǎn)化率的因素是鎳觸媒的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化溫度和色譜柱容量。表4色譜儀的最小檢知濃度氣體組分最小檢知濃度推薦適合上述分析要求的氣相色譜儀流程圖舉例見(jiàn)表5。表5色譜儀流程圖舉例序號(hào)典型流程圖1進(jìn)樣柱1柱2柱3針閥一次進(jìn)樣，針閥調(diào)節(jié)分流比TCD:檢測(cè)H?、)?(N?)FID?:檢測(cè)烴類氣體FID?:檢測(cè)CO、CO?空氣·2分流進(jìn)樣器柱1柱2二次分流器一次進(jìn)樣，雙柱并聯(lián)二次分流控制TCD:檢測(cè)H?、O?(N?)FID:檢測(cè)CO、CO?和烴類氣體空氣3空氣4進(jìn)樣柱1柱2可變氣阻六通閥一次進(jìn)樣，利用六通閥自動(dòng)切換TCD:檢測(cè)H?、O,(N?FID:檢測(cè)CO、CO?和烴類氣體注：TCD-熱傳導(dǎo)檢測(cè)器；FID-氫火焰離子化檢測(cè)器；Ni—甲烷轉(zhuǎn)化器8.3符號(hào)標(biāo)志本章中使用下述符號(hào)標(biāo)志：A,—-組分i在積分儀上給出的峰面積，μV·s;A??——外標(biāo)物組分i在積分儀上給出的峰面積，μV·s;C;s-—外標(biāo)物中組分i的濃度，μL/L;C;——被測(cè)氣體中組分i的濃度，μL/L;k;——組分i的奧斯特瓦爾德系數(shù)；p--—脫出氣體壓力(脫氣時(shí)的大氣壓),kPa;t-----試驗(yàn)時(shí)的室溫，℃;V?——脫出氣體在壓力為101.3kPa、溫度為20℃時(shí)的體積，mL;V'a-—脫出氣體在試驗(yàn)壓力下、溫度為t時(shí)的實(shí)測(cè)體積，mL;V"s——試驗(yàn)壓力下，50℃時(shí)的平衡氣體體積，mL;V?—-被脫氣油在溫度為20℃時(shí)的體積，mL;V'o——被脫氣油在溫度為t時(shí)的實(shí)測(cè)體積，mL;V"o-—被脫氣油在溫度為50℃時(shí)的體積，mL;Va——自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣時(shí)所用底氣體積，mL;V;s—…自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣時(shí)所取純組分i氣體的體積，mL;7;——脫氣裝置對(duì)組分i的脫氣率。8.4氣體分析步驟8.4.1進(jìn)樣8.4.2儀器的標(biāo)定用外標(biāo)法對(duì)各組分進(jìn)行定性和定量分析。用測(cè)量每個(gè)組分的保留時(shí)間對(duì)各組分定性。用測(cè)量其色用外標(biāo)氣樣進(jìn)行兩次標(biāo)定，取其平均值。兩次標(biāo)定的誤差應(yīng)符合8.6的要求。a)有國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的單位專門配制并經(jīng)準(zhǔn)確標(biāo)定的混合氣樣。b)對(duì)各測(cè)定組分有適當(dāng)濃度[標(biāo)準(zhǔn)氣樣的參考濃度范圍見(jiàn)附錄D(提示的附錄)]。8.4.3色譜峰面積的測(cè)量8.4.4分析結(jié)果的表示方法a)油中溶解氣體分析結(jié)果，用在壓力為101.3kPa、溫度為20℃下每升油中所含各氣體組分的微d)對(duì)脫出的氣體，應(yīng)換算到壓力為101.3kPa、溫度為20℃時(shí)的體積V。換算公式為式中：0.0008——油樣的熱膨脹系數(shù)。a)將室溫、試驗(yàn)壓力下平衡的氣體體積V'。校正到50C、試驗(yàn)壓力下的體式中：0.929——油樣中溶解氣體從50C校正到20C時(shí)的校正系數(shù)。a)按式(4)將在試驗(yàn)壓力下、室溫時(shí)的氣體體積V'。校正到壓力為101.3kPa、溫度為20C下的體b)按式(5)將在試驗(yàn)壓力下、室溫時(shí)的油樣體積V’。校正到壓力為101.3kPa、溫度為20℃下的體積Vo。c)計(jì)算油中溶解氣體各組分的濃度C;:8.5.4氣體繼電器中氣體濃度的計(jì)算方法本試驗(yàn)方法從取油樣到取得分析結(jié)果之間操作環(huán)節(jié)較多，應(yīng)力求減少每個(gè)操作環(huán)節(jié)可能帶來(lái)的對(duì)同一氣樣的多次進(jìn)樣的分析結(jié)果，應(yīng)在其平均值的±1含量在10μL/L以上時(shí)，不應(yīng)大于平均值的10%。不同試驗(yàn)室間的平行試驗(yàn)結(jié)果相差不應(yīng)大于平均值的30%。便攜式檢測(cè)儀便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員及時(shí)了解設(shè)備油中溶解氣體的狀況，作為進(jìn)一步試驗(yàn)或檢測(cè)的對(duì)在線監(jiān)測(cè)儀應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定。所有的在線監(jiān)測(cè)儀在出現(xiàn)聲光報(bào)警時(shí)，都必須由實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀分析設(shè)備油中溶解氣體的組分和含量，再進(jìn)行進(jìn)一步判斷。9故障的識(shí)別9.1概述正常運(yùn)行時(shí)，充油電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣油和有機(jī)絕緣材料，在熱和電的作用下，會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子烴類氣體及一氧化碳、二氧化碳等氣體。在熱和電故障的情況下，也會(huì)產(chǎn)生這些氣體。這兩種來(lái)源的氣體在技術(shù)上不能分離，在數(shù)值上也沒(méi)有嚴(yán)格的界限，而且與負(fù)荷、溫度、油中的含水量、油的保護(hù)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，以及取樣和測(cè)試的許多可變因素有關(guān)。因此在判斷設(shè)備是否存在故障及其故障的嚴(yán)重程度時(shí)，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史狀況和設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷。有時(shí)設(shè)備內(nèi)并不存在故障，而由于其他原因，在油中也會(huì)出現(xiàn)上述氣體，要注意這些可能引起誤判斷的氣體來(lái)源(見(jiàn)4.3)。此外，還應(yīng)注意油冷卻系統(tǒng)附屬設(shè)備(如潛油泵)的故障產(chǎn)生的氣體也會(huì)進(jìn)入到變壓器本體的油中。9.2出廠和新投運(yùn)的設(shè)備對(duì)出廠和新投運(yùn)的變壓器和電抗器要求為：出廠試驗(yàn)前后的兩次分析結(jié)果，以及投運(yùn)前后的兩次分析結(jié)果不應(yīng)有明顯的區(qū)別。此外，氣體含量應(yīng)符合表6的要求。表6對(duì)出廠和新投運(yùn)的設(shè)備氣體含量的要求μl/l變壓器和電抗器互感器變壓器和電抗器互感器氫總烴乙炔0009.3運(yùn)行中設(shè)備油中溶解氣體的注意值9.3.1油中溶解氣體組分含量注意值運(yùn)行中設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量超過(guò)表7和表8所列數(shù)值時(shí)，應(yīng)引起注意。表7變壓器、電抗器和套管油中溶解氣體含量注意值氣體組分含量氣體組分含量330kV及以上220kV及以下330kV及以上220kV及以下變壓器和電抗器總烴甲烷乙炔15氫乙炔2一氧化碳(見(jiàn)10,3)(見(jiàn)10、3)氫二氧化碳(見(jiàn)10.3)(見(jiàn)10.3)注1該表所列數(shù)值不適用于從氣體繼電器放氣嘴取出的氣樣(見(jiàn)第11章)。2關(guān)于330kV及以上電抗器的判斷方法見(jiàn)9.3.1b)。表8電流互感器和電壓互感器油中溶解氣體含量的注意值μL/L氣體組分含量氣體組分含量220kV及以上110kV及以下220kV及以上110kV及以下電流互感器總烴電壓互感器總烴乙炔12乙炔23氫氫在識(shí)別設(shè)備是否存在故障時(shí)，不僅要考慮油中溶解氣體含量的絕對(duì)值，還應(yīng)注意：a)注意值不是劃分設(shè)備有無(wú)故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氣體濃度達(dá)到注意值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行追蹤分析，查明原因。b)對(duì)330kV及以上的電抗器，當(dāng)出現(xiàn)痕量(小于1μL/L)乙炔時(shí)也應(yīng)引起注意；如氣體分析雖已c)影響電流互感器和電容式套管油中氫氣含量的因素較多(見(jiàn)4.3),有的氫氣含量雖低于表中的9.3.2設(shè)備中氣體增長(zhǎng)率注意值僅僅根據(jù)分析結(jié)果的絕對(duì)值是很難對(duì)故障的嚴(yán)重性做出正確判斷的。因?yàn)楣收铣３Ｒ缘湍芰康臐摗?-二次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，d;變壓器和電抗器絕對(duì)產(chǎn)氣速率的注意值如表9所示。mL/d氣體組分開放式氣體組分開放式隔膜式總烴6一氧化碳乙炔二氧化碳?xì)?注：當(dāng)產(chǎn)氣速率達(dá)到注意值時(shí)，應(yīng)縮短檢測(cè)周期，進(jìn)行追蹤分析。相對(duì)產(chǎn)氣速率也可以用來(lái)判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部的狀況。總烴的相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%時(shí)，應(yīng)引產(chǎn)氣速率在很大程度上依賴于設(shè)備類型、負(fù)荷情況、故障類型和所用絕緣材料的體積及其老化程10故障類型的判斷10.1特征氣體法根據(jù)第4章所述的基本原理和表1所列的不同故障類型產(chǎn)生的氣體可推斷設(shè)備的故障類型。10.2三比值法10.2.1在熱動(dòng)力學(xué)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，推薦改良的三比值法(五種氣體的三對(duì)比值)作為判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。改良三比值法是用不同的編碼表示三對(duì)比值。編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見(jiàn)表10和表11。表10編碼規(guī)則氣體比值范圍比值范圍的編碼氣體比值范圍比值范圍的編碼C?H?/C?H?CH,/H,C?H?/C?H?C?H?/C?H?CH?/H?C?H?/C?H?01Q]2100222表11故障類型判斷方法編碼組合故障類型判斷故障實(shí)例(參考)C?H?/C?H?CH?/H?C?H?/C?H?001低溫過(guò)熱(低于150()絕緣導(dǎo)線過(guò)熱，注意CO和CO,的含量，以及CO?/C()值20低溫過(guò)熱(150~300)C分接開關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良，渦流引起銅過(guò)熱，鐵心漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵心多點(diǎn)接地等21中溫過(guò)熱(300～700)(0,1,22高溫過(guò)熱(高于700C)10局部放電高濕度、高含氣量引起油中低能量密度的局部放電20,1,2低能放電引線對(duì)電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位之問(wèn)的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電20,1,2低能放電兼過(guò)熱30,1,2電弧放電線圈匝間、層間短路，相間閃絡(luò)、分接頭引線間油隙閃絡(luò)、引線對(duì)箱殼放電、線圈熔斷、分接開關(guān)飛弧、因環(huán)路電流引起電弧、引線對(duì)其他接地體放電等20.1,2電弧放電兼過(guò)熱利用三對(duì)比值的另一種判斷故障類型的方法，是溶解氣體分析解釋表和解釋簡(jiǎn)表[見(jiàn)附錄E(提示的附錄)]。10.2.2三比值法的應(yīng)用原則：a)只有根據(jù)氣體各組分含量的注意值或氣體增長(zhǎng)率的注意值有理由判斷設(shè)備可能存在故障時(shí)，氣體比值才是有效的，并應(yīng)予計(jì)算。對(duì)氣體含量正常，且無(wú)增長(zhǎng)趨勢(shì)的設(shè)備，比值沒(méi)有意義。b)假如氣體的比值與以前的不同，可能有新的故障重疊在老故障或正常老化上。為了得到僅僅相應(yīng)于新故障的氣體比值，要從最后一次的分析結(jié)果中減去上一次的分析數(shù)據(jù)，并重新計(jì)算比值(尤其是在CO和CO?含量較大的情況下)。在進(jìn)行比較時(shí)，要注意在相同的負(fù)荷和溫度等情況下和在相同的位c)由于溶解氣體分析本身存在的試驗(yàn)誤差，導(dǎo)致氣體比值也存在某些不確定性。利用本導(dǎo)則所述的方法分析油中溶解氣體結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性見(jiàn)8.6。對(duì)氣體濃度大于10μL/L的氣體，兩次的測(cè)試誤差不應(yīng)大于平均值的10%,而在計(jì)算氣體比值時(shí)，誤差提高到20%。當(dāng)氣體濃度低于10μL/L時(shí)，誤差會(huì)更大，使比值的精確度迅速降低。因此在使用比值法判斷設(shè)備故障性質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意各種可能降低精確度的因素。尤其是對(duì)正常值普遍較低的電壓互感器、電流互感器和套管.更要注意這種情況。10.3對(duì)一氧化碳和二氧化碳的判斷當(dāng)故障涉及到固體絕緣時(shí)，會(huì)引起CO和CO?含量的明顯增長(zhǎng)。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料，固體絕緣的正常老化過(guò)程與故障情況下的劣化分解，表現(xiàn)在油中CO和CO?的含量上，一般沒(méi)有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯。這主要是由于從空氣中吸收的CO?、固體絕緣老化及油的長(zhǎng)期氧化形成CO和CO?的基值過(guò)高造成的。開放式變壓器溶解空氣的飽和量為10%,設(shè)備里可以含有來(lái)自空氣中的300μL/L的CO?。在密封設(shè)備里，空氣也可能經(jīng)泄漏而進(jìn)入設(shè)備油中，這樣，油中的CO?濃度將以空氣的比率存在。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時(shí)，一般CO?/CO>7。當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(shí)(高于200℃),可能CO?/C)<3,必要時(shí)，應(yīng)從最后一次的測(cè)試結(jié)果中減去上一次的測(cè)試數(shù)據(jù)，重新計(jì)算比值，以確定故障是否涉及到了固休絕緣。當(dāng)懷疑紙或紙板過(guò)度老化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)販y(cè)試油中糠醛含量，或在可能的情況下測(cè)試紙樣的聚合度。10.4判斷故障類型的其它方法10.4.1比值O?/N?一般在油中都溶解有O?和N?,這是油在開放式設(shè)備的儲(chǔ)油罐中與空氣作用的結(jié)果，或密封設(shè)備泄漏的結(jié)果。在設(shè)備里，考慮到)?和N?的相對(duì)溶解度，油中)?/N?的比值反映空氣的組成，接近0.5。運(yùn)行中，由于油的氧化或紙的老化，這個(gè)比值可能降低，因?yàn)镺,的消耗比擴(kuò)散更迅速。負(fù)荷和保護(hù)系統(tǒng)也可影響這個(gè)比值。但當(dāng)O?/N?<0.3時(shí)，一般認(rèn)為是出現(xiàn)氧被極度消耗的跡象。10.4.2比值C?H?/H?在電力變壓器中，有載調(diào)壓操作產(chǎn)生的氣體與低能量放電的情況相符。假如某些油或氣體在有載調(diào)壓油箱與主油箱之間相通，或各自的儲(chǔ)油罐之間相通，這些氣體可能污染主油箱的油，并導(dǎo)致誤判斷。主油箱中C?H?/H?>2,認(rèn)為是有載調(diào)壓污染的跡象。這種情況可利用比較主油箱和儲(chǔ)油罐的油中溶解氣體濃度來(lái)確定。氣體比值和乙炔濃度值依賴于有載調(diào)壓的操作次數(shù)和產(chǎn)生污染的方式(通過(guò)油或氣)。10.4.3氣體比值的圖示法利用氣體的三對(duì)比值，在立體坐標(biāo)圖上建立的立體圖示法可方便地直觀不同類型故障的發(fā)展趨勢(shì)。利用CH?、C?H,和C?H?的相對(duì)含量，在三角形坐標(biāo)圖上判斷故障類型的方法也可輔助這種判斷。見(jiàn)附錄F(提示的附錄)。10.5判斷故障的步驟10.5.1出廠前的設(shè)備按9.2的規(guī)定進(jìn)行比較，并注意積累數(shù)據(jù)。當(dāng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果懷疑有故障時(shí)，應(yīng)結(jié)合其他檢查性試驗(yàn)進(jìn)行綜合判斷。10.5.2運(yùn)行中的設(shè)備a)將試驗(yàn)結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)(總烴、甲烷、乙炔、氫)與表7和表8列出的油中溶解氣體含量注意值作比較，同時(shí)注意產(chǎn)氣速率，與表9列出的產(chǎn)氣速率注意值作比較。短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加，但尚未超過(guò)表7和表8中的數(shù)值，也可判斷為內(nèi)部有異常狀況；有的設(shè)備因某種原因使氣休含量基值較高，超過(guò)表7和表8的注意值，但增長(zhǎng)速率低于表9產(chǎn)氣速率的注意值，仍可認(rèn)為是正常設(shè)備。b)當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，可用10.1、10.2和10.4所述的方法并參考附錄C、附錄E和附錄F對(duì)故障的類型進(jìn)行判斷。c)對(duì)·氧化碳和二氧化碳的判斷按10.3進(jìn)行。d)在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體的情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果按第11章所述的方法進(jìn)行判斷。c)根據(jù)上述結(jié)果以及其他檢查性試驗(yàn)(如測(cè)量繞組直流電阻、空載特性試驗(yàn)、絕緣試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)和測(cè)量微量水分等)的結(jié)果，并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，判斷故障的性質(zhì)及部位。根據(jù)具體情況對(duì)設(shè)備采取不同的處理措施(如縮短試驗(yàn)周期，加強(qiáng)監(jiān)視，限制負(fù)荷，近期安排10.6充油電氣設(shè)備的典型故障典型故障實(shí)例見(jiàn)附錄G(提示的附錄)。11在氣體繼電器中的游離氣體上的應(yīng)用在氣體繼電器中聚集有游離氣體時(shí)，使用平衡判據(jù)。所有故障的產(chǎn)氣速率均與故障的能量釋放緊密相關(guān)。對(duì)于能量較低、氣體釋放緩慢的故障(如低溫?zé)狳c(diǎn)或局部放電),所生成的氣體大部分溶解于油中，就整體而言，基本處于平衡狀態(tài)；對(duì)于能量較大(如鐵心過(guò)熱)造成故障氣體釋放較快，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時(shí)，可能形成氣泡。在氣泡上升的過(guò)程中，一部分氣體溶解于油中(并與已溶解于油中的氣體進(jìn)行交換),改變了所生成氣體的組分和含量。未溶解的氣體和油中被置換出來(lái)的氣體，最終進(jìn)入繼電器而積累下來(lái)；對(duì)于有高能量的電弧性放電故障，大量氣體迅速生成，所形成的大量氣泡迅速上升并聚集在繼電器里，引起繼電器報(bào)警。這些氣體幾乎沒(méi)有機(jī)氣體繼電器發(fā)出信號(hào)時(shí)，除應(yīng)立即取氣體繼電器中的游離氣體進(jìn)行色譜分析外，還應(yīng)同時(shí)取油樣進(jìn)行溶解氣體分析，并比較油中溶解氣體與繼電器中的游離氣體的濃度，以判斷游離氣體與溶解氣體是否處于平衡狀態(tài)，進(jìn)而可以判斷故障的持續(xù)時(shí)間和氣泡上升的距離。比較方法是首先要把游離氣體中各組分的濃度值，利用各組分的奧斯特瓦爾德系數(shù)k,,計(jì)算出平衡狀況下油中溶解氣體的理論值，再與從油樣分析中得到的溶解氣體組分的濃度值進(jìn)行比較。計(jì)算方法如下：k,-—--組分i的奧斯特瓦爾德系數(shù)，見(jiàn)表3。判斷方法如下：a)如果理論值和油中溶解氣體的實(shí)測(cè)值近似相等，可認(rèn)為氣體是在平衡條件下釋放出來(lái)的。這里繼電器報(bào)警的原因。另一種是溶解氣體濃度略高于理論值，則說(shuō)明設(shè)備存在較緩慢地產(chǎn)生氣體的潛伏性b)如果氣體繼電器內(nèi)的故障氣體濃度明顯超過(guò)油中溶解氣體濃度，說(shuō)明釋放氣體較多，設(shè)備內(nèi)部存在產(chǎn)生氣體較快的故障，應(yīng)進(jìn)一步計(jì)算氣體的增長(zhǎng)率。c)判斷故障性質(zhì)的方法，原則上與油中溶解氣體相同，但是如上所述，應(yīng)為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)視，應(yīng)建立設(shè)備油中溶解氣體分析情況檔案的卡片。推薦的設(shè)備檔案卡片格式見(jiàn)附錄B(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)。(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)樣品的標(biāo)簽格式推薦的樣品標(biāo)簽格式如表A1所示。表A1樣品的標(biāo)簽單位取樣容器號(hào)設(shè)備名稱產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品序號(hào)油重t油牌號(hào)油溫C氣溫℃相對(duì)濕度負(fù)荷情況取樣原因取樣部位取樣時(shí)間取樣人(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)設(shè)備檔案卡片格式設(shè)備檔案卡片格式見(jiàn)表B1和表B2。表B2置于表B1的背面。局(廠、所):油中溶解氣體分析檔案卡片編號(hào)：型號(hào)電壓等級(jí)容量油重t油種制造廠出廠序號(hào)出廠年月投運(yùn)日期冷卻方式調(diào)壓方式油保護(hù)方式取樣條件年、月、日、時(shí)取樣原因油溫C負(fù)荷含氣量%組分含量C?H?總烴C?H?總烴增長(zhǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間d總烴產(chǎn)氣率試驗(yàn)報(bào)告編號(hào)分析意見(jiàn)表B2設(shè)備其他情況記錄其它檢查性試驗(yàn)檢修情況故障記錄(提示的附錄)哈斯特氣體分壓一溫度關(guān)系C1當(dāng)充油電氣設(shè)備存在故障時(shí)，生成少量烴類氣體及其它產(chǎn)物。烴類氣體的產(chǎn)氣速率和油裂解的程度依賴于故障溫度(故障所釋放出的能量)。在模擬試驗(yàn)中，假定每種生成物與其他產(chǎn)物處于平衡狀態(tài)應(yīng)用相關(guān)分解反應(yīng)的平衡常數(shù)，用熱動(dòng)力學(xué)模擬可計(jì)算出每種氣體產(chǎn)物的分壓與溫度函數(shù)的關(guān)系，見(jiàn)圖溫度(℃)圖C1哈斯特氣體分壓一溫度關(guān)系圖從圖C1中可見(jiàn)：a)氫生成的量多，而與溫度相關(guān)性不明顯。b)明顯可見(jiàn)的乙炔僅僅在接近1000C時(shí)才生成。c)甲烷、乙烷和乙烯有各自唯一的依賴溫度。C2熱動(dòng)力學(xué)建立的是一種理想化的極限情況——平衡狀態(tài)下。而在故障情況下，故障周圍不存在等溫的平衡狀況。然而它揭示了設(shè)備故障與熱動(dòng)力學(xué)模擬的某些相關(guān)性。對(duì)利用某些氣體組分或某些組分的比值作為某種故障的特征，估計(jì)設(shè)備內(nèi)部故障的溫度，是有價(jià)值的。(提示的附錄)標(biāo)準(zhǔn)混合氣的適用濃度推薦適用的標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣濃度見(jiàn)表D1。對(duì)于分析出廠和新投運(yùn)的設(shè)備，以及其它含氣量較低設(shè)備宜使用低濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備，一般氣體含量較高，宜使用高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行標(biāo)定。表D1標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣的適用濃度μL/I.氣體組分低濃度高濃度氣體組分低濃度高濃度200～300氫400～8001000～1500乙炔40～60甲烷40～60200～300氧化碳250～50(1000～15G0乙烷40～60200～300二氧化碳1000~2000其他5000~606i0其他乙烯200～300注：由于裝標(biāo)準(zhǔn)氣樣的小鋼瓶的金屬壁容易吸附氫而改變標(biāo)準(zhǔn)氣樣中的氫濃度，因此當(dāng)其中的標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)自己配制氫氣標(biāo)準(zhǔn)氣樣。(提示的附錄)溶解氣體分析解釋表利用三比值判斷故障類型的溶解氣體解釋表見(jiàn)表E1和表E2。表E1是將所有故障類型分為六種情況，這六種情況適合于所有類型的充油電氣設(shè)備，氣體比值的極限根據(jù)設(shè)備的具體類型，可稍有不同。表El中顯示了D1和D2兩種故障類型之間的某些重疊，而又有區(qū)別，這說(shuō)明放電的能量有所不同，因而必須對(duì)設(shè)備采取不同的措施。表E2給出了粗略的解釋，對(duì)局部放電，低能量或高能量放電以及熱故障，可有一個(gè)簡(jiǎn)便、粗略的表E1溶解氣體分析解釋表情況C?H?/C?H?局部放電(見(jiàn)注3、注4)低能量局部放電高能量局部放電熱故障r<300(熱故障300℃<t<700C熱故障t>700℃NS1’NS1>1,但NS1>注1上述比值在不同的地區(qū)可稍有不同。2以上比值在至少上述氣體之一超過(guò)正常值并超過(guò)正常增長(zhǎng)速率時(shí)計(jì)算才有效(見(jiàn)10.2.2)。3在互感器中，CH?/H?<0.2時(shí)，為局部放電；在套管中，CH?/H?<0.7時(shí)，為局部放電。4氣體比值落在極限范圍之外，而不對(duì)應(yīng)于本表中的某個(gè)故障特征，可認(rèn)為是混合故障或一種新的故障。這個(gè)新的故障包含了高含量的背景氣體水平(見(jiàn)10.2.2