浅谈油中溶解气体分析法在梅州电网的应用

【摘要】通过对变压器油的特性分析，说明油中溶解气体分解法检测、诊断变压器等充油电气设备内部潜伏故障的机理，列举了在实际工作中正确诊断、正确消除缺陷的例子，介绍了油中溶解气体分析法在梅州电网检测、诊断故障时综合判断的具体应用，并根据工作技术经验总结提出了实际工作中使用变压器油中溶解气体分析判断时应注意的问题。

【关键词】故障；特征气体；三比值法

前言

梅州电网自从80年代中期引进了色谱仪，采用油中溶解气体分析法来作为绝缘监督的一个有效的重要的手段，对于早期预测梅州电网中变压器等充油电气设备内部故障，对于安全发供电，防止事故于未然，一直起着重要的作用，随着今年8月份500千伏嘉应站的投运，对变压器等充油设备的监督提出了更高的要求，油中溶解气体分析法也将在梅州电网中发挥越来越重要的作用。

油中溶解气体分析法是用定性、定量的分析方法来分析变压器油中溶解气体的组分和含量，其目的并不是为了检验油质的优劣，而是借助变压器油的信息了解设备的状况，了解设备发生异常和故障的原因，分析诊断运行中变压器内部是否正常，及时发现变压器内部存在的潜伏性故障，不断地掌握故障的发展趋势，提供故障严重程度的信息，及时报警，作为编制管理维护措施的重要依据。

在正常运行条件下，变压器油和固体绝缘材料由于受到电场、热、水分、氧的作用，随时间而发生速度缓慢的老化现象，产生少量的氢、低分子烃类气体和碳的氧化物等。

当变压器在故障状态下运行时，故障点周围的变压器油温度升高，其化学键断裂，形成多种特征气体。因不同键能的化学键在高温下有不同的稳定性，根据热力动力学原理，油裂解时生成的任何一种气体，其产气速率都随温度而变化，在一特定温度下达到最大值。随着温度的上升，最大值出现的顺序是：甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）。在温度高于1000℃时，还有可能形成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。故障下产生的气体通过运动、扩散、溶解和交换，将热解气体分子传递到变压器油的各部分。

油中溶解气体分析法就是根据故障下产气的累计性、故障下的产气速率和故障下产气的特性来检测与诊断变压器等充油电气设备内部的潜伏性故障的。

一、实际工作中进行油中溶解气体分析诊断故障的实例：

1、实例1

二、应用油中溶解气体分析法诊断应注意的问题。

1）由于变压器内部故障的形式和发展是比较复杂的，往往与多种因素有关，这就特别需要进行全面分析。首先要根据历史情况和设备特点以及环境等因素，确定所分析的气体究竟是来自外部还是内部。所谓外部的原因，包括冷却系统潜油泵故障、油箱带油补焊、分接开关油渗漏、注入油本身未脱净气等。如果排除了外部的可能，在分析内部故障时，也要进行综合分析。例如，绝缘预防性试验结果和检修的历史档案、设备当时的运行情况，包括温升、过负荷、过励磁、过电压等，及设备的结构特点，制造厂同类产品有无故障先例、设计和工艺有无缺陷等。

2）根据油中气体分析结果，对设备进行诊断时，还应从安全和经济两方面考虑，对于某些过热故障，一般不应盲目地建议吊罩、吊心，进行内部检查修理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其他措施，如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其发展，何况有些过热性故障即使吊罩、吊心也难以找到故障源。绝大多数判断为有故障的设备需要进行油中溶解气体追踪分析，其追踪周期也是要根据故障性质和严重程度来确定的。

3）新设备由于制造工艺的原因，可能有残存气体溶于油中，因此，设备新装和投运前的油中气体分析是非常重要的，新投运的变压器往往出现氢气单值增高的情况，对此，除应考虑受潮、局部放电之外，还要考虑是否因制造和安装过程中脱气不彻底或使用绝缘材料的不同所引起，另外，气泡通过高场强区域时会产生电离，也可附加产生氢气，这种情况会造成故障征兆的假象，分析判断时应考虑。

4）少油设备如电流互感器内部产气本身会引起爆炸事故的，即使能量不高的产气源也是应当予以注意和重视的。当油中含气量较高时，应估算油中气体饱和压力。对存在故障的设备的油中溶解气体饱和不断进行估算和报警，必要时尽快采取措施，是可以减少这类设备的爆炸事故的。

5）当变压器内部存在过热和放电故障，总烃含量很高时，应考虑变压器油老化的问题，查对变压器的闪点是否有下降的迹象。同时，因为故障点附近的绝缘纸也会迅速裂解，使纤维素断链，产生大量的CO、CO2，因此，根据CO、CO2含量的变化，可判断故障是否涉及到固体绝缘。

6）故障变压器检修后，本体内的残油中往往残存着故障气体，另外在本体油滤油时会存在一些油循环流动的死区，这部分缺少流动的油中所含的特征气体比其他部分高，而且这些气体在设备投运初期还会逐步扩散，因此在跟踪分析的初期，往往发现油中气体有明显增长的趋势，通过多次检测，当各种特征气体的产气速率逐渐减少，并经一定时间其含量趋于稳定后，才能确定检修后投运的设备的故障已经消除。