高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷課件

高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷1（優(yōu)選）高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷（優(yōu)選）高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷2紙及油的性能互補(bǔ)絕緣性能好：介損tanδ小，耐電強(qiáng)度Eb高散熱性能優(yōu)于干式絕緣但容易受潮、容易老化油紙絕緣的特點(diǎn)§7.1概述3紙及油的性能互補(bǔ)油紙絕緣的特點(diǎn)§7.1概述3三個(gè)重要功能：1）熱量的交換；2）電絕緣；3）內(nèi)部故障的傳輸媒介：氣體、聲學(xué)、光學(xué)及機(jī)械信號液體絕緣油4三個(gè)重要功能：1）熱量的交換；液體絕緣油4三個(gè)重要功能： 1）絕緣； 2）機(jī)械強(qiáng)度； 3）延長壽命。固體紙絕緣：不可更新！5三個(gè)重要功能：固體紙絕緣：不可更新！5變壓器絕緣紙的組成纖維素結(jié)構(gòu)葡萄糖單元CH2OHOOHOHOCH2OHOHOHOOCH2OHOHOHO變壓器絕緣紙的組成纖維素結(jié)構(gòu)葡萄糖單元CH2OHOOHOHO6CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CHCH3CHCH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH2CHNaphtenicCHCHCCHCCHCHCCHCHCHCCHCH芳香烴石蠟絕緣油的組成§7.2油中氣體的產(chǎn)生和溶解CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH27CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHH變壓器油氫氣CCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH8CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHCHHH變壓器油甲烷CCHHHHCCHHHCCHHHHCHHCCHHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH9CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHH變壓器油乙烷故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH10CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHH變壓器油乙烯氫氣故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH11CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHH變壓器油乙炔氫氣故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH12CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHHCCHHHHHHHCHHHHCCHHHHHHHDGACCHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH13故障氣體的演變vs能量不同類型的故障裂解變壓器油后產(chǎn)生了不同的氣體氫氣乙烷乙烯乙炔607kJ/mole720kJ/mole960kJ/mole338kJ/mole故障氣體的演變vs能量不同類型的故障裂解變壓器油后產(chǎn)生了14故障氣體的演變vs溫度氣體的演變vs.故障溫度故障氣體的演變vs溫度氣體的演變vs.故障溫度15

典型故障條件下不同氣體組分所占百分?jǐn)?shù)

典型故障條件下不同氣體組16

油浸變壓器絕緣材料熱分解產(chǎn)生的可燃性和非可燃性氣體包括O2、N2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、C3H6、C3H8和i-C4H10等多達(dá)20余種。目前國內(nèi)外各種分析方法所選用的特征氣體的種類很不統(tǒng)一，通常認(rèn)為選用的種類過多是不經(jīng)濟(jì)的。IEC和我國《導(dǎo)則》均推薦以H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等7種氣體作為基本分析對象。

§7.3不同狀態(tài)下油中氣體的含量油浸變壓器絕緣材料熱分解產(chǎn)生的可燃性和非可燃性氣體包括O217所有運(yùn)行中的變壓器，包括一直運(yùn)行良好的輕負(fù)載設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的H2和CH4等，但數(shù)量通常較少。在正常老化過程及故障初期，油紙絕緣劣化所形成的氣體絕大部分溶解于油中，僅在某些特殊情況下，才會(huì)出現(xiàn)較多的游離氣體。變壓器油中溶解的各種氣體成分的相對數(shù)量和形成速度主要取決于故障點(diǎn)能量的釋放形式以及故障的嚴(yán)重程度，所以根據(jù)色譜分析結(jié)果可以進(jìn)一步判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在異常，推斷故障類型及故障能量等。

所有運(yùn)行中的變壓器，包括一直運(yùn)行良好的輕負(fù)載設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生一18完全裂解和碳化的溫度高于300℃，在生成水的同時(shí)生成大量的CO、CO2和糠醛等呋喃化合物，大量烴類氣體是伴隨高溫下油分解而產(chǎn)生的。3)氣體組分特征性;

4)故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系。利用不同氣體的紅外吸收光譜，來檢測個(gè)組分氣體的含量。氣相色譜法是目前國內(nèi)外用于油中溶解氣體組分檢測的最常用方法。聽湖220KV變電站1）代表性：設(shè)備本體中的油或繼電器（包括油面空間）中的氣；仲裁方法：水銀真空泵法（托普勒泵法）不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理現(xiàn)場使用案例1（香港CLP)變壓器在正常的熱負(fù)載下，一般油的最高溫度（對于OF、OD變壓器為繞組頂部的油溫，對ON變壓器為頂層油溫）不超過100℃，油不會(huì)產(chǎn)生烴類氣體。簡易型氣體檢測儀示意圖1973年Halstead對油中分解的碳?xì)錃鈶B(tài)化合物的產(chǎn)生過程進(jìn)行了熱動(dòng)力學(xué)理論分析，認(rèn)為對應(yīng)于不同溫度下的平衡壓力，一種碳?xì)錃怏w相對于另一種碳?xì)錃怏w的比例取決于熱點(diǎn)的溫度。不同裂解能量作用下，油中烴類裂解產(chǎn)物出現(xiàn)的順序?yàn)椋和闊N─烯烴─炔烴─焦炭。這一結(jié)論被后來進(jìn)行的大量模擬試驗(yàn)所證實(shí)。Halstead假說是應(yīng)用油中溶解氣體比值法診斷設(shè)備故障類型并估計(jì)熱點(diǎn)溫度的理論基礎(chǔ)。根據(jù)這一假設(shè)，隨溫度的變化，故障點(diǎn)產(chǎn)生的各氣體組分間的相對比例是不同的。

完全裂解和碳化的溫度高于300℃，在生成水的同時(shí)生成大量的C19高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷課件20Rogers由此引伸出選擇5種特征氣體的4個(gè)相對比例進(jìn)行故障診斷的方法。它們分別是CH4/H2、C2H6/CH4、C2H4/C2H6和C2H2/C2H4。研究表明，乙烷與甲烷的比值只能反映油紙分解的極有限的溫度范圍，對進(jìn)一步的故障識別幫助不大，所以在后來的IEC標(biāo)準(zhǔn)中已將此比值刪去，而改用的三比值法被認(rèn)為是最為簡明的解釋，這些比值將已知故障按從早期故障到重大故障的順序作了合理的排列。

IEC三比值法一直是利用DGA結(jié)果對充油電力設(shè)備進(jìn)行故障診斷的最基本的方法。

Rogers由此引伸出選擇5種特征氣體的4個(gè)相對比例進(jìn)行故障21油中溶解氣體含量的“注意值”總烴含量>150μL/L(體積分?jǐn)?shù))H2含量>150μL/LC2H2含量>5μL/L(500kV等級變壓器為1μL/L)

運(yùn)行設(shè)備的油中H2與總烴含量超過下列任何一項(xiàng)值時(shí)應(yīng)引起注意：[注]總烴包括：CH4、C2H6、C2H4和C2H2四種氣體。油中溶解氣體含量的“注意值”總烴含量>150μL/L(22油中溶解氣體含量增量的“注意值”總烴產(chǎn)氣速率大于 0.25ml/h(開放式) 0.5ml/h(密封式),相對產(chǎn)氣速率大于10%/月。溶解氣體組份含量有增長趨勢時(shí)，可結(jié)合產(chǎn)氣速率判斷，必要時(shí)縮短周期進(jìn)行跟蹤分析。當(dāng)產(chǎn)氣速率超過下列任何一項(xiàng)值時(shí)，則認(rèn)為設(shè)備存在異常：油中溶解氣體含量增量的“注意值”總烴產(chǎn)氣速率大于 0.2523DGA可反映的故障類型局部放電高溫分解電弧DGA可反映的故障類型局部放電高溫分解電弧24§7.4油中溶解氣體的色譜分析取樣

脫氣方法油中氣體的色譜分析結(jié)果計(jì)算精密度

25§7.4油中溶解氣體的色譜分析取樣25絕緣油取樣具體操作要求：1）代表性：設(shè)備本體中的油或繼電器（包括油面空間）中的氣；避免“死油”；2）取樣位置選?。簩Ｓ萌娱y門（上、中及下）；3）氣體在油中的擴(kuò)散過程：不同試驗(yàn)情況下，試驗(yàn)以后的考核性取樣，應(yīng)考慮到延時(shí)作用，特別是套管，互感器類少油設(shè)備；變壓器保護(hù)動(dòng)作或事故以后，應(yīng)多次、最好多位置取樣；4）安全性：對可能產(chǎn)生負(fù)壓的密封設(shè)備，應(yīng)在確定內(nèi)部正壓情況下取樣，因負(fù)壓取樣而進(jìn)氣后會(huì)影響設(shè)備安全。絕緣油取樣具體操作要求：26注意事項(xiàng)：1）密封：整個(gè)取樣過程應(yīng)在密封狀態(tài)下進(jìn)行，不與空氣接觸；避光；2）取樣容器：采用密封試驗(yàn)合格的、注射器芯可隨溫度變化而滑動(dòng)自如的玻璃注射器等；3）操作流程：先用被分析的油樣沖洗取樣管道、閥門和容器，避免剩余空氣或剩油的影響；4）樣品時(shí)效：油樣存放不超過4天（保存環(huán)境的溫差和氣壓變化不能過大），存放和運(yùn)輸過程中，必須保證注射器的芯子不卡澀，尤其氣體樣品。注意事項(xiàng)：27油樣脫氣常規(guī)方法：

溶解平衡法（頂空取氣法）：機(jī)械振蕩法真空法：變徑活塞泵全脫氣法仲裁方法：水銀真空泵法（托普勒泵法）油樣脫氣常規(guī)方法：28氣相色譜法(GC)

氣相色譜法是目前國內(nèi)外用于油中溶解氣體組分檢測的最常用方法。色譜法利用不同物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行多次反復(fù)分配而實(shí)現(xiàn)分離。經(jīng)過檢測器和記錄器，這些被分開的組分成為一個(gè)個(gè)的色譜峰。氣相色譜法(GC)

氣相色譜法是目前國29油中氣體的色譜分析①由載氣將已從油中脫出并待分析的氣樣（用進(jìn)樣注射器從氣路的進(jìn)樣口注入）帶入色譜柱中；②裝有固定相的色譜柱將混合氣樣分別按不同組分分離（根據(jù)不同氣體組分分離的要求，色譜柱中裝有不同的固定相，如分子篩、硅膠等）；③載氣將已分離的各組分氣體，按不同的時(shí)間依次進(jìn)入鑒定器，鑒定器的信息由記錄儀記錄，告知各組分氣體的出峰面積。④

色譜儀對氣體組分的定性和定量是由已知組分和含量的標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣來標(biāo)定，根據(jù)不同的脫氣方法（包括自由氣體），通過計(jì)算求出各組分的含量。

油中氣體的色譜分析①由載氣將已從油中脫出并待分析的氣樣（用30氣相色譜儀通常由下列5個(gè)部分組成：①載氣系統(tǒng)(包括氣源和流量的調(diào)節(jié)與測量元件等)；②進(jìn)樣系統(tǒng)(包括進(jìn)樣裝置和汽化室兩部分)；③分離系統(tǒng)(主要是色譜柱)；④檢測、記錄系統(tǒng)(包括檢測器和記錄器)；⑤輔助系統(tǒng)(包括溫控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等)。氣相色譜儀組成、原理和流程示意圖氣相色譜儀通常由下列5個(gè)部分組成：①載氣系統(tǒng)(31測試精密度同一試驗(yàn)室的兩個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性要求：①

GB/T7252規(guī)定為：a.

C2H2≤5μL/L時(shí)，相差不應(yīng)大于0.5μL/L，其它氣體≤10μL/L時(shí)，相差不應(yīng)大于1μL/L；b.

氣體含量>10μL/L時(shí)，不應(yīng)大于平均值的10%。②

GB/T17623規(guī)定為：a.

氣體濃度>10μL/L時(shí)，應(yīng)小于平均值的10%；b.氣體濃度≤10μL/L時(shí)，應(yīng)小于平均值的15%與該組分的最小檢測濃度2倍之和。測試精密度同一試驗(yàn)室的兩個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性要求：32不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：

①

GB/T7252規(guī)定：

結(jié)果相差不應(yīng)大于平均值的30%。

②

GB/T17623規(guī)定：

氣體濃度>10μL/L時(shí)，相對偏差小于15%；

氣體濃度≤10μL/L時(shí)，相對偏差小于30%。不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：33§7.5油中溶解氣體的現(xiàn)場分析與在線監(jiān)測變壓器DGA離線檢測儀34§7.5油中溶解氣體的現(xiàn)場分析與在線監(jiān)測變壓器DGA離線為什么要對變壓器油進(jìn)行在線監(jiān)測?

預(yù)防永遠(yuǎn)比治療更廉價(jià)和有效！

有關(guān)變壓器油的狀態(tài)監(jiān)測能夠通過對油的診斷及時(shí)地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障，以便在變壓器出現(xiàn)事故危險(xiǎn)，導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失之前進(jìn)行處理。為什么要對變壓器油進(jìn)行在線監(jiān)測?預(yù)防永遠(yuǎn)比治療更廉價(jià)和有效35油中溶解氣體的現(xiàn)場脫氣方法對DGA進(jìn)行在線監(jiān)測的關(guān)鍵問題是在現(xiàn)場如何簡便有效地實(shí)現(xiàn)從油中脫出氣體。

1）薄膜法

利用薄膜材料的透氣性，使油中所溶解的氣體由油室經(jīng)薄膜透析到氣室中。

當(dāng)滲透時(shí)間足夠長時(shí)，滲透到氣室的氣體濃度C將達(dá)到穩(wěn)定，并與油中溶解氣體的濃度成正比。

油中溶解氣體的現(xiàn)場脫氣方法對DGA進(jìn)行在線監(jiān)測的關(guān)鍵問題是在36利用氣泵向油中鼓氣，以將油中的溶解氣體置換出來。

2）鼓泡法

利用氣泵向油中鼓氣，以將油中的溶解氣體置換出來。37油中溶解氣體的現(xiàn)場檢測方法1）色譜柱法

色譜柱將不同特征氣體按析出的時(shí)間分離后，經(jīng)傳感器檢出各氣體組分的含量。

油中溶解氣體的現(xiàn)場檢測方法1）色譜柱法色譜柱38絕緣油色譜分析結(jié)果絕緣油色譜分析結(jié)果39

變壓器DGA在線監(jiān)測系統(tǒng)

40多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形41冷卻單元?dú)怏w提取單元注入口色譜柱載氣分析氣體分析系統(tǒng)Modem數(shù)據(jù)傳輸傳感器變壓器DGA在線監(jiān)測系統(tǒng)冷卻單元?dú)怏w提取單元注入口色譜柱載氣分析氣體分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸422）氣敏傳感器法

目前最常用的為半導(dǎo)體氣敏傳感器，當(dāng)傳感器晶體表面吸附氣體時(shí)，將導(dǎo)致氣敏材料電阻率的改變，不同種類的傳感器對不同特征氣體的反應(yīng)也不同。其體積小、靈敏度高。

100目雙層網(wǎng)鉑電極鎳管腳磁感元件2）氣敏傳感器法目前最常用的為半導(dǎo)體氣43簡易型氣體檢測儀示意圖H2COC2H2信號H2CO燃料電池傳感器油氣分離膜C2H2簡易型氣體檢測儀示意圖H2COC2H2信號H2CO燃料電池傳44油氣分離用PTFE膜真空試驗(yàn)之前傳統(tǒng)膜受真空試驗(yàn)后，膜表面已膨脹破裂。復(fù)合膜受真空試驗(yàn)后，膜表面仍平整、光滑、無損壞。油氣分離用PTFE膜真空試驗(yàn)之前傳統(tǒng)膜受真空試驗(yàn)后，膜表面已45安裝位置的選取散熱器循環(huán)泵的出口端是最理想的安裝位置安裝位置的選取散熱器循環(huán)泵的出口端是最理想的安裝位置46安裝實(shí)例

1安裝實(shí)例147安裝實(shí)例

2安裝實(shí)例248安裝實(shí)例

3安裝實(shí)例349安裝實(shí)例

4遼寧省鞍山供電局 岫巖220KV變電站安裝實(shí)例4遼寧省鞍山供電局50安裝實(shí)例

5云南省文山州硯山聽湖220KV變電站安裝實(shí)例5云南省文山州硯山51燃料電池在DGA中的應(yīng)用現(xiàn)狀燃料電池成功應(yīng)用于變壓器油中氣體在線監(jiān)測已有20多年歷史世界范圍內(nèi)已安裝近3萬多套（國內(nèi)自1995年以來也陸續(xù)安裝了近3千套）但據(jù)了解國內(nèi)安裝的近3千套裝置已有10~20%退出運(yùn)行：客觀原因—傳感器（膜）損壞主觀原因—報(bào)警設(shè)置不當(dāng)管理原因—無專人管理 燃料電池在DGA中的應(yīng)用現(xiàn)狀燃料電池成功應(yīng)用于變壓器油中氣體52現(xiàn)場使用案例

1（香港CLP)

香港中華電力（至現(xiàn)在（2006.6）已安裝三百九十多套燃料電池型在線監(jiān)測儀，通過公司自建的IT平臺(tái)進(jìn)行集中監(jiān)控）?，F(xiàn)場使用案例1（香港CLP)香港中華電力（至現(xiàn)在（253油中氣體檢測儀的讀數(shù)變化例2

油中氣體檢測儀的讀數(shù)變化例254故障監(jiān)測的另一例時(shí)間氣體含量ppm運(yùn)行情況06.0212:0077機(jī)組帶700MW負(fù)荷06.0215:2999時(shí)趨勢高報(bào)警（>10ppm/h）06.0218:04117時(shí)趨勢高報(bào)警（>20ppm/h）06.0311:00207機(jī)組帶500MW負(fù)荷06.0523:25226機(jī)組帶300MW負(fù)荷06.0923:00436停機(jī)處理07.0323:107處理好準(zhǔn)備開機(jī)故障監(jiān)測的另一例時(shí)間氣體含量ppm運(yùn)行情況06.0212:55該故障吊芯所見之一B相線圈引出線接頭：燒黑，下沉三根導(dǎo)線全燒黑該故障吊芯所見之一B相線圈引出線接頭：三根導(dǎo)線全燒黑56該故障吊芯所見之二絕緣層拆開后的斷線部位該故障吊芯所見之二絕緣層拆開后的斷線部位573）紅外檢測法

利用不同氣體的紅外吸收光譜，來檢測個(gè)組分氣體的含量。目前仍無法對絕緣油直接進(jìn)行分析，只能對脫氣后的氣體進(jìn)行分析。

3）紅外檢測法利用不同氣體的紅外吸收58傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)

傅立葉變換紅外光譜儀是基于光相干性原理而設(shè)計(jì)的干涉型紅外分光光度計(jì)，不同于依據(jù)光的折射和衍射而設(shè)計(jì)的色散型紅外分光光度計(jì)，由紅外光源(硅碳棒和高壓汞燈)、干涉儀(邁克爾遜干涉儀)、樣品室、檢測器、電子計(jì)算機(jī)和記錄儀等部件構(gòu)成。傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)傅立葉變換紅外59HYDROCALTransformerMonitoring故障氣體單獨(dú)監(jiān)測

氫氣H2

一氧化碳CO

乙炔C2H2

乙烯C2H4

甲烷CH4

乙烷C2H6

二氧化碳CO2檢測更多變壓器的參數(shù)/傳感器

冷卻系統(tǒng)(油溫/環(huán)境溫度,負(fù)載電流/電壓)套管(泄漏電流,總數(shù)以及變化趨勢/PF)

局放監(jiān)測(位置)

微水(%/ppm)

…HYDROCALTransformerMonitorin60遠(yuǎn)紅外法（FTIR）監(jiān)測遠(yuǎn)紅外法（FTIR）監(jiān)測61FTIR包含擬測的各種氣體CO2COH2OCH4C2H6C2H4C2H2FTIR包含擬測的各種氣體CO2COH2OCH4C2H6C262乙炔光譜乙炔光譜63FTIR的性能

FTIR的性能64便攜式多組分監(jiān)測儀（光聲光譜）便攜式多組分監(jiān)測儀（光聲光譜）65國內(nèi)外現(xiàn)有的變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和局限性國內(nèi)外現(xiàn)有的變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和局限性66監(jiān)測儀報(bào)警后如何處理監(jiān)測儀報(bào)警后如何處理67判斷變壓器故障類型的IEC三比值法三比值法的編碼規(guī)則特征氣體的比值比值范圍編碼編碼說明<0.1010如

=1～3時(shí)，編碼為10.1～11001～3121>3222§7.6油中氣體分析與故障診斷判斷變壓器故障類型的IEC三比值法三比值法的編碼規(guī)則特征68序號故障性質(zhì)編碼典型例子0無故障000正常老化1低能量密度局部放電010絕緣材料氣隙未完全浸漬，存在氣泡，含氣空腔或高濕度作用。2高能量密度局部放電110原因同上，但程度已導(dǎo)致固體絕緣產(chǎn)生放電痕跡或穿孔。3低能放電1~201~2不良接點(diǎn)間或懸浮電位體的連續(xù)火花放電，固體材料間的油擊穿。4高能放電102存在工頻續(xù)流，相間、匝間或繞組對地電弧擊穿，有載分接開關(guān)切斷電流等。5<150℃低溫過熱故障001一般為過負(fù)荷或油道堵塞造成的繞組或鐵芯過熱。6150~300℃低溫過熱故障020磁環(huán)流引起的鐵芯局部過熱；漏磁集中；渦流引起的銅過熱；接頭或接觸不良；鐵芯多點(diǎn)接地。7300~700℃中溫過熱故障0218>700℃高溫過熱故障022故障類型判斷序號故障性質(zhì)編碼典型例子0無故69Duval三角形法Duval三角形法70分析和診斷原理1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理化學(xué)過程：油和紙的分解和裂解物理過程：傳質(zhì)過程2）診斷依據(jù) a）氣體累計(jì)性 b）產(chǎn)氣速率 c）氣體組分特征性 d）故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系分析和診斷原理1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理71絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理

化學(xué)過程： 1）絕緣油的分解 2）固體絕緣材料的分解 3）絕緣材料裂解的標(biāo)志--CO的增加物理過程：傳質(zhì)過程 1）氣泡的運(yùn)動(dòng)； 2）氣體分子的擴(kuò)散，溶解與交換； 3）氣體從油中析出與向外逸散過程。絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理化學(xué)過程：721)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CH3、CH2的CH化學(xué)基團(tuán)并由C-C鍵鏈合在一起。變壓器在正常的熱負(fù)載下，一般油的最高溫度（對于OF、OD變壓器為繞組頂部的油溫，對ON變壓器為頂層油溫）不超過100℃，油不會(huì)產(chǎn)生烴類氣體。變壓器油甚至在150℃下，油面可能會(huì)有油蒸氣產(chǎn)生（如測量閃點(diǎn)時(shí)），但冷卻后仍然為液體的油組分，油本身是比較穩(wěn)定的。油中存在電或熱故障的結(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?，這些氫原子或自由基通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔铮╔-蠟）。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)備油箱的內(nèi)壁或固體絕緣的表面。1)絕緣油的分解732）固體絕緣材料的分解

紙、層壓板或木塊等纖維素絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無水右旋糖環(huán)和弱的C-O鍵及葡萄糖甙鍵，它們的熱穩(wěn)定性比油中的C-H鍵要弱，即使沒有達(dá)到故障溫度，鍵也能被打開。聚合物裂解的有效溫度高于105℃。在150℃以上，纖維素結(jié)構(gòu)中的化學(xué)結(jié)合水開始被脫除，有去H2反應(yīng)。部分氫氣與油中氧化合成水，導(dǎo)致進(jìn)一步水解。完全裂解和碳化的溫度高于300℃，在生成水的同時(shí)生成大量的CO、CO2和糠醛等呋喃化合物，大量烴類氣體是伴隨高溫下油分解而產(chǎn)生的。2）固體絕緣材料的分解紙、層壓板或木塊等纖維素絕緣材743）絕緣材料裂解的標(biāo)志--CO的增加CO和CO2和O2之間可以存在CO2CO+O2的關(guān)系。理論上也可計(jì)算出上述平衡和溫度之間的關(guān)系，但實(shí)際上CO2和CO并不只由裂解產(chǎn)生。油可與氧起氧化反應(yīng)，形成少量CO和CO2；絕緣材料的正常熱老化分解，CO和CO2長期在油中積累后，成為變壓器油中除氮、氧外，含量顯著的氣體組分，因此無法以比例關(guān)系來確定故障點(diǎn)溫度。3）絕緣材料裂解的標(biāo)志--CO的增加752.診斷依據(jù)1)氣體累計(jì)性;

2)產(chǎn)氣速率;

3)氣體組分特征性;

4)故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系。2.診斷依據(jù)1)氣體累計(jì)性;

2)產(chǎn)氣速率;763）不同故障時(shí)產(chǎn)生的不同特征氣體一般規(guī)律是：產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度是隨著裂解溫度的增加而增加的，依次為烷烴→烯烴→炔烴。導(dǎo)則中附錄C表示了各組分氣體的分壓與溫度的關(guān)系。在該系統(tǒng)中不同氣體的平衡壓力見表所示。及（K）P（N/m2）H2CH4C2H4C2H2C2H45001.8×1039.8×1041.1×10-73.9×10-181.7×10-110009.2×1048.3×1035.5×10-21.3×10-41.5×10-115001.0×1054.8×1024.4×10-11.37.0×10-320001.0×1059.6×1011.11.2×10+21.1×10-3H2，CH4，C2H4，C2H2及C2H6系統(tǒng)中的平衡壓力3）不同故障時(shí)產(chǎn)生的不同特征氣體一般規(guī)律是：產(chǎn)生烴類氣體的不774）故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系

從設(shè)備故障現(xiàn)象來看，可分為過熱性故障和放電性故障兩大類。至于機(jī)械性故障，最終將以過熱性或放電性形式表現(xiàn)出來。進(jìn)水受潮也是一種內(nèi)部潛伏性故障，除早期發(fā)現(xiàn)，否則最終也會(huì)發(fā)展成放電性故障，甚至造成事故。4）故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系從設(shè)備故障現(xiàn)象來看78⑴過熱性故障：是由于有效熱應(yīng)力所造成的絕緣加速劣化，具有中等水平的能量密度。其特征氣體是甲烷、乙烯二者一般占總烴的80%以上。且隨故障點(diǎn)溫度的升高，乙烯比例增加，如高溫過熱，乙烯占總烴的比例平均值：62.5%，甲烷只有27.3%。其次是乙烷和氫氣。乙烷一般不超總烴的20%，氫氣含量與熱源溫度關(guān)系密切，高、中溫時(shí)，氫氣占?xì)錈N的27%以下，而低溫過熱時(shí)，氫氣與氫烴之比高于27%->30%。一般過熱性故障，不產(chǎn)生乙炔。嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生微量，最大不超總烴的6%。當(dāng)涉及固體絕緣時(shí)，除產(chǎn)生上述氣體外，還產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳。

⑴過熱性故障：79⑵放電性故障放電性故障是在高電應(yīng)力作用下所造成的絕緣劣化，由于能量密度的不同，分高能，火花，局放等不同類型高能放電將導(dǎo)致絕緣電弧擊穿?；鸹ǚ烹娛且环N間歇性放電，局放能量密度最低，常發(fā)生在氣隙和懸浮帶電體的空間內(nèi)。電弧放電以線圈匝、層間絕緣擊穿多見，其次為引線斷裂或分接開關(guān)飛弧等故障。這種故障產(chǎn)氣急劇，產(chǎn)氣量大，尤其是匝、層間絕緣故障，一般無前兆，難以預(yù)測，多以突發(fā)性事故暴露出來。特征氣體為乙炔，氫氣，其次是大量的乙烯甲烷。由于發(fā)展速度快，來不及溶于油中就釋放到氣體繼電器內(nèi)。所以油中氣體含量往往與故障點(diǎn)位置，油流速度，故障持續(xù)時(shí)間有關(guān)，乙炔一般占總烴20%-70%,氫氣占?xì)錈N的30%-90%，大多數(shù)情況下，乙烯大于甲烷?；鸹ǚ烹?，特征氣體也是乙炔和氫氣為主，因故障能量小，總烴不高，乙炔在總烴中占25%-90%，乙烯20%以下，氫氣占?xì)錈N的30%以上。局放產(chǎn)氣的特征；主要依放電能量密度不同而不同，一般烴總量不高，主要成份是氫氣其次是甲烷。氫氣占?xì)錈N的90%以上，甲烷占總烴90%以上，能量增高也可能出現(xiàn)乙炔，但占總烴之比小于2%，可依此區(qū)分局放和其它放電故障。無論何種放電，只要有固體絕緣介入，就會(huì)產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳⑵放電性故障80當(dāng)變壓器進(jìn)水受潮，油中水分和含濕雜質(zhì)容易形成“小橋”，或絕緣中有氣隙引起局放，產(chǎn)生氫氣，水在電場作用下電解也產(chǎn)生大量氫氣。

即每克鐵產(chǎn)生0.6升氫氣，使受潮設(shè)備中，氫氣在氫、烴中含的比例最高。因正常老化也產(chǎn)生少量甲烷，所以受潮設(shè)備中也有甲烷，但比例很少。局放和受潮；特征氣體相同，且兩種異常易同時(shí)產(chǎn)生，從氣體特征難以區(qū)分，必要時(shí)應(yīng)測局放和微水。3）受潮當(dāng)變壓器進(jìn)水受潮，油中水分和含濕雜質(zhì)容易形成“小橋”81變壓器故障診斷的專家系統(tǒng)模糊羅杰斯4比值法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)氣速率不同方法對設(shè)備故障狀態(tài)的綜合判斷給出可能性最大故障原因變壓器故障診斷的專家系統(tǒng)模糊羅杰斯人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)氣速率給出可82身體健康，學(xué)習(xí)進(jìn)步！身體健康，學(xué)習(xí)進(jìn)步！高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷84（優(yōu)選）高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷（優(yōu)選）高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷85紙及油的性能互補(bǔ)絕緣性能好：介損tanδ小，耐電強(qiáng)度Eb高散熱性能優(yōu)于干式絕緣但容易受潮、容易老化油紙絕緣的特點(diǎn)§7.1概述86紙及油的性能互補(bǔ)油紙絕緣的特點(diǎn)§7.1概述3三個(gè)重要功能：1）熱量的交換；2）電絕緣；3）內(nèi)部故障的傳輸媒介：氣體、聲學(xué)、光學(xué)及機(jī)械信號液體絕緣油87三個(gè)重要功能：1）熱量的交換；液體絕緣油4三個(gè)重要功能： 1）絕緣； 2）機(jī)械強(qiáng)度； 3）延長壽命。固體紙絕緣：不可更新！88三個(gè)重要功能：固體紙絕緣：不可更新！5變壓器絕緣紙的組成纖維素結(jié)構(gòu)葡萄糖單元CH2OHOOHOHOCH2OHOHOHOOCH2OHOHOHO變壓器絕緣紙的組成纖維素結(jié)構(gòu)葡萄糖單元CH2OHOOHOHO89CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CHCH3CHCH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH2CHNaphtenicCHCHCCHCCHCHCCHCHCHCCHCH芳香烴石蠟絕緣油的組成§7.2油中氣體的產(chǎn)生和溶解CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH290CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHH變壓器油氫氣CCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH91CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHCHHH變壓器油甲烷CCHHHHCCHHHCCHHHHCHHCCHHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH92CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHH變壓器油乙烷故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH93CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHCCHHHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHH變壓器油乙烯氫氣故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH94CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHH變壓器油乙炔氫氣故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH95CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHHCCHHHHHHHCHHHHCCHHHHHHHDGACCHHHH故障的化學(xué)特性CCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHH96故障氣體的演變vs能量不同類型的故障裂解變壓器油后產(chǎn)生了不同的氣體氫氣乙烷乙烯乙炔607kJ/mole720kJ/mole960kJ/mole338kJ/mole故障氣體的演變vs能量不同類型的故障裂解變壓器油后產(chǎn)生了97故障氣體的演變vs溫度氣體的演變vs.故障溫度故障氣體的演變vs溫度氣體的演變vs.故障溫度98

典型故障條件下不同氣體組分所占百分?jǐn)?shù)

典型故障條件下不同氣體組99

油浸變壓器絕緣材料熱分解產(chǎn)生的可燃性和非可燃性氣體包括O2、N2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、C3H6、C3H8和i-C4H10等多達(dá)20余種。目前國內(nèi)外各種分析方法所選用的特征氣體的種類很不統(tǒng)一，通常認(rèn)為選用的種類過多是不經(jīng)濟(jì)的。IEC和我國《導(dǎo)則》均推薦以H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等7種氣體作為基本分析對象。

§7.3不同狀態(tài)下油中氣體的含量油浸變壓器絕緣材料熱分解產(chǎn)生的可燃性和非可燃性氣體包括O2100所有運(yùn)行中的變壓器，包括一直運(yùn)行良好的輕負(fù)載設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的H2和CH4等，但數(shù)量通常較少。在正常老化過程及故障初期，油紙絕緣劣化所形成的氣體絕大部分溶解于油中，僅在某些特殊情況下，才會(huì)出現(xiàn)較多的游離氣體。變壓器油中溶解的各種氣體成分的相對數(shù)量和形成速度主要取決于故障點(diǎn)能量的釋放形式以及故障的嚴(yán)重程度，所以根據(jù)色譜分析結(jié)果可以進(jìn)一步判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在異常，推斷故障類型及故障能量等。

所有運(yùn)行中的變壓器，包括一直運(yùn)行良好的輕負(fù)載設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生一101完全裂解和碳化的溫度高于300℃，在生成水的同時(shí)生成大量的CO、CO2和糠醛等呋喃化合物，大量烴類氣體是伴隨高溫下油分解而產(chǎn)生的。3)氣體組分特征性;

4)故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系。利用不同氣體的紅外吸收光譜，來檢測個(gè)組分氣體的含量。氣相色譜法是目前國內(nèi)外用于油中溶解氣體組分檢測的最常用方法。聽湖220KV變電站1）代表性：設(shè)備本體中的油或繼電器（包括油面空間）中的氣；仲裁方法：水銀真空泵法（托普勒泵法）不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理現(xiàn)場使用案例1（香港CLP)變壓器在正常的熱負(fù)載下，一般油的最高溫度（對于OF、OD變壓器為繞組頂部的油溫，對ON變壓器為頂層油溫）不超過100℃，油不會(huì)產(chǎn)生烴類氣體。簡易型氣體檢測儀示意圖1973年Halstead對油中分解的碳?xì)錃鈶B(tài)化合物的產(chǎn)生過程進(jìn)行了熱動(dòng)力學(xué)理論分析，認(rèn)為對應(yīng)于不同溫度下的平衡壓力，一種碳?xì)錃怏w相對于另一種碳?xì)錃怏w的比例取決于熱點(diǎn)的溫度。不同裂解能量作用下，油中烴類裂解產(chǎn)物出現(xiàn)的順序?yàn)椋和闊N─烯烴─炔烴─焦炭。這一結(jié)論被后來進(jìn)行的大量模擬試驗(yàn)所證實(shí)。Halstead假說是應(yīng)用油中溶解氣體比值法診斷設(shè)備故障類型并估計(jì)熱點(diǎn)溫度的理論基礎(chǔ)。根據(jù)這一假設(shè)，隨溫度的變化，故障點(diǎn)產(chǎn)生的各氣體組分間的相對比例是不同的。

完全裂解和碳化的溫度高于300℃，在生成水的同時(shí)生成大量的C102高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器油中溶解氣體監(jiān)測與診斷課件103Rogers由此引伸出選擇5種特征氣體的4個(gè)相對比例進(jìn)行故障診斷的方法。它們分別是CH4/H2、C2H6/CH4、C2H4/C2H6和C2H2/C2H4。研究表明，乙烷與甲烷的比值只能反映油紙分解的極有限的溫度范圍，對進(jìn)一步的故障識別幫助不大，所以在后來的IEC標(biāo)準(zhǔn)中已將此比值刪去，而改用的三比值法被認(rèn)為是最為簡明的解釋，這些比值將已知故障按從早期故障到重大故障的順序作了合理的排列。

IEC三比值法一直是利用DGA結(jié)果對充油電力設(shè)備進(jìn)行故障診斷的最基本的方法。

Rogers由此引伸出選擇5種特征氣體的4個(gè)相對比例進(jìn)行故障104油中溶解氣體含量的“注意值”總烴含量>150μL/L(體積分?jǐn)?shù))H2含量>150μL/LC2H2含量>5μL/L(500kV等級變壓器為1μL/L)

運(yùn)行設(shè)備的油中H2與總烴含量超過下列任何一項(xiàng)值時(shí)應(yīng)引起注意：[注]總烴包括：CH4、C2H6、C2H4和C2H2四種氣體。油中溶解氣體含量的“注意值”總烴含量>150μL/L(105油中溶解氣體含量增量的“注意值”總烴產(chǎn)氣速率大于 0.25ml/h(開放式) 0.5ml/h(密封式),相對產(chǎn)氣速率大于10%/月。溶解氣體組份含量有增長趨勢時(shí)，可結(jié)合產(chǎn)氣速率判斷，必要時(shí)縮短周期進(jìn)行跟蹤分析。當(dāng)產(chǎn)氣速率超過下列任何一項(xiàng)值時(shí)，則認(rèn)為設(shè)備存在異常：油中溶解氣體含量增量的“注意值”總烴產(chǎn)氣速率大于 0.25106DGA可反映的故障類型局部放電高溫分解電弧DGA可反映的故障類型局部放電高溫分解電弧107§7.4油中溶解氣體的色譜分析取樣

脫氣方法油中氣體的色譜分析結(jié)果計(jì)算精密度

108§7.4油中溶解氣體的色譜分析取樣25絕緣油取樣具體操作要求：1）代表性：設(shè)備本體中的油或繼電器（包括油面空間）中的氣；避免“死油”；2）取樣位置選?。簩Ｓ萌娱y門（上、中及下）；3）氣體在油中的擴(kuò)散過程：不同試驗(yàn)情況下，試驗(yàn)以后的考核性取樣，應(yīng)考慮到延時(shí)作用，特別是套管，互感器類少油設(shè)備；變壓器保護(hù)動(dòng)作或事故以后，應(yīng)多次、最好多位置取樣；4）安全性：對可能產(chǎn)生負(fù)壓的密封設(shè)備，應(yīng)在確定內(nèi)部正壓情況下取樣，因負(fù)壓取樣而進(jìn)氣后會(huì)影響設(shè)備安全。絕緣油取樣具體操作要求：109注意事項(xiàng)：1）密封：整個(gè)取樣過程應(yīng)在密封狀態(tài)下進(jìn)行，不與空氣接觸；避光；2）取樣容器：采用密封試驗(yàn)合格的、注射器芯可隨溫度變化而滑動(dòng)自如的玻璃注射器等；3）操作流程：先用被分析的油樣沖洗取樣管道、閥門和容器，避免剩余空氣或剩油的影響；4）樣品時(shí)效：油樣存放不超過4天（保存環(huán)境的溫差和氣壓變化不能過大），存放和運(yùn)輸過程中，必須保證注射器的芯子不卡澀，尤其氣體樣品。注意事項(xiàng)：110油樣脫氣常規(guī)方法：

溶解平衡法（頂空取氣法）：機(jī)械振蕩法真空法：變徑活塞泵全脫氣法仲裁方法：水銀真空泵法（托普勒泵法）油樣脫氣常規(guī)方法：111氣相色譜法(GC)

氣相色譜法是目前國內(nèi)外用于油中溶解氣體組分檢測的最常用方法。色譜法利用不同物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行多次反復(fù)分配而實(shí)現(xiàn)分離。經(jīng)過檢測器和記錄器，這些被分開的組分成為一個(gè)個(gè)的色譜峰。氣相色譜法(GC)

氣相色譜法是目前國112油中氣體的色譜分析①由載氣將已從油中脫出并待分析的氣樣（用進(jìn)樣注射器從氣路的進(jìn)樣口注入）帶入色譜柱中；②裝有固定相的色譜柱將混合氣樣分別按不同組分分離（根據(jù)不同氣體組分分離的要求，色譜柱中裝有不同的固定相，如分子篩、硅膠等）；③載氣將已分離的各組分氣體，按不同的時(shí)間依次進(jìn)入鑒定器，鑒定器的信息由記錄儀記錄，告知各組分氣體的出峰面積。④

色譜儀對氣體組分的定性和定量是由已知組分和含量的標(biāo)準(zhǔn)混合氣樣來標(biāo)定，根據(jù)不同的脫氣方法（包括自由氣體），通過計(jì)算求出各組分的含量。

油中氣體的色譜分析①由載氣將已從油中脫出并待分析的氣樣（用113氣相色譜儀通常由下列5個(gè)部分組成：①載氣系統(tǒng)(包括氣源和流量的調(diào)節(jié)與測量元件等)；②進(jìn)樣系統(tǒng)(包括進(jìn)樣裝置和汽化室兩部分)；③分離系統(tǒng)(主要是色譜柱)；④檢測、記錄系統(tǒng)(包括檢測器和記錄器)；⑤輔助系統(tǒng)(包括溫控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等)。氣相色譜儀組成、原理和流程示意圖氣相色譜儀通常由下列5個(gè)部分組成：①載氣系統(tǒng)(114測試精密度同一試驗(yàn)室的兩個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性要求：①

GB/T7252規(guī)定為：a.

C2H2≤5μL/L時(shí)，相差不應(yīng)大于0.5μL/L，其它氣體≤10μL/L時(shí)，相差不應(yīng)大于1μL/L；b.

氣體含量>10μL/L時(shí)，不應(yīng)大于平均值的10%。②

GB/T17623規(guī)定為：a.

氣體濃度>10μL/L時(shí)，應(yīng)小于平均值的10%；b.氣體濃度≤10μL/L時(shí)，應(yīng)小于平均值的15%與該組分的最小檢測濃度2倍之和。測試精密度同一試驗(yàn)室的兩個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性要求：115不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：

①

GB/T7252規(guī)定：

結(jié)果相差不應(yīng)大于平均值的30%。

②

GB/T17623規(guī)定：

氣體濃度>10μL/L時(shí)，相對偏差小于15%；

氣體濃度≤10μL/L時(shí)，相對偏差小于30%。不同試驗(yàn)室間平行試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性要求：116§7.5油中溶解氣體的現(xiàn)場分析與在線監(jiān)測變壓器DGA離線檢測儀117§7.5油中溶解氣體的現(xiàn)場分析與在線監(jiān)測變壓器DGA離線為什么要對變壓器油進(jìn)行在線監(jiān)測?

預(yù)防永遠(yuǎn)比治療更廉價(jià)和有效！

有關(guān)變壓器油的狀態(tài)監(jiān)測能夠通過對油的診斷及時(shí)地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障，以便在變壓器出現(xiàn)事故危險(xiǎn)，導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失之前進(jìn)行處理。為什么要對變壓器油進(jìn)行在線監(jiān)測?預(yù)防永遠(yuǎn)比治療更廉價(jià)和有效118油中溶解氣體的現(xiàn)場脫氣方法對DGA進(jìn)行在線監(jiān)測的關(guān)鍵問題是在現(xiàn)場如何簡便有效地實(shí)現(xiàn)從油中脫出氣體。

1）薄膜法

利用薄膜材料的透氣性，使油中所溶解的氣體由油室經(jīng)薄膜透析到氣室中。

當(dāng)滲透時(shí)間足夠長時(shí)，滲透到氣室的氣體濃度C將達(dá)到穩(wěn)定，并與油中溶解氣體的濃度成正比。

油中溶解氣體的現(xiàn)場脫氣方法對DGA進(jìn)行在線監(jiān)測的關(guān)鍵問題是在119利用氣泵向油中鼓氣，以將油中的溶解氣體置換出來。

2）鼓泡法

利用氣泵向油中鼓氣，以將油中的溶解氣體置換出來。120油中溶解氣體的現(xiàn)場檢測方法1）色譜柱法

色譜柱將不同特征氣體按析出的時(shí)間分離后，經(jīng)傳感器檢出各氣體組分的含量。

油中溶解氣體的現(xiàn)場檢測方法1）色譜柱法色譜柱121絕緣油色譜分析結(jié)果絕緣油色譜分析結(jié)果122

變壓器DGA在線監(jiān)測系統(tǒng)

123多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形124冷卻單元?dú)怏w提取單元注入口色譜柱載氣分析氣體分析系統(tǒng)Modem數(shù)據(jù)傳輸傳感器變壓器DGA在線監(jiān)測系統(tǒng)冷卻單元?dú)怏w提取單元注入口色譜柱載氣分析氣體分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸1252）氣敏傳感器法

目前最常用的為半導(dǎo)體氣敏傳感器，當(dāng)傳感器晶體表面吸附氣體時(shí)，將導(dǎo)致氣敏材料電阻率的改變，不同種類的傳感器對不同特征氣體的反應(yīng)也不同。其體積小、靈敏度高。

100目雙層網(wǎng)鉑電極鎳管腳磁感元件2）氣敏傳感器法目前最常用的為半導(dǎo)體氣126簡易型氣體檢測儀示意圖H2COC2H2信號H2CO燃料電池傳感器油氣分離膜C2H2簡易型氣體檢測儀示意圖H2COC2H2信號H2CO燃料電池傳127油氣分離用PTFE膜真空試驗(yàn)之前傳統(tǒng)膜受真空試驗(yàn)后，膜表面已膨脹破裂。復(fù)合膜受真空試驗(yàn)后，膜表面仍平整、光滑、無損壞。油氣分離用PTFE膜真空試驗(yàn)之前傳統(tǒng)膜受真空試驗(yàn)后，膜表面已128安裝位置的選取散熱器循環(huán)泵的出口端是最理想的安裝位置安裝位置的選取散熱器循環(huán)泵的出口端是最理想的安裝位置129安裝實(shí)例

1安裝實(shí)例1130安裝實(shí)例

2安裝實(shí)例2131安裝實(shí)例

3安裝實(shí)例3132安裝實(shí)例

4遼寧省鞍山供電局 岫巖220KV變電站安裝實(shí)例4遼寧省鞍山供電局133安裝實(shí)例

5云南省文山州硯山聽湖220KV變電站安裝實(shí)例5云南省文山州硯山134燃料電池在DGA中的應(yīng)用現(xiàn)狀燃料電池成功應(yīng)用于變壓器油中氣體在線監(jiān)測已有20多年歷史世界范圍內(nèi)已安裝近3萬多套（國內(nèi)自1995年以來也陸續(xù)安裝了近3千套）但據(jù)了解國內(nèi)安裝的近3千套裝置已有10~20%退出運(yùn)行：客觀原因—傳感器（膜）損壞主觀原因—報(bào)警設(shè)置不當(dāng)管理原因—無專人管理 燃料電池在DGA中的應(yīng)用現(xiàn)狀燃料電池成功應(yīng)用于變壓器油中氣體135現(xiàn)場使用案例

1（香港CLP)

香港中華電力（至現(xiàn)在（2006.6）已安裝三百九十多套燃料電池型在線監(jiān)測儀，通過公司自建的IT平臺(tái)進(jìn)行集中監(jiān)控）?，F(xiàn)場使用案例1（香港CLP)香港中華電力（至現(xiàn)在（2136油中氣體檢測儀的讀數(shù)變化例2

油中氣體檢測儀的讀數(shù)變化例2137故障監(jiān)測的另一例時(shí)間氣體含量ppm運(yùn)行情況06.0212:0077機(jī)組帶700MW負(fù)荷06.0215:2999時(shí)趨勢高報(bào)警（>10ppm/h）06.0218:04117時(shí)趨勢高報(bào)警（>20ppm/h）06.0311:00207機(jī)組帶500MW負(fù)荷06.0523:25226機(jī)組帶300MW負(fù)荷06.0923:00436停機(jī)處理07.0323:107處理好準(zhǔn)備開機(jī)故障監(jiān)測的另一例時(shí)間氣體含量ppm運(yùn)行情況06.0212:138該故障吊芯所見之一B相線圈引出線接頭：燒黑，下沉三根導(dǎo)線全燒黑該故障吊芯所見之一B相線圈引出線接頭：三根導(dǎo)線全燒黑139該故障吊芯所見之二絕緣層拆開后的斷線部位該故障吊芯所見之二絕緣層拆開后的斷線部位1403）紅外檢測法

利用不同氣體的紅外吸收光譜，來檢測個(gè)組分氣體的含量。目前仍無法對絕緣油直接進(jìn)行分析，只能對脫氣后的氣體進(jìn)行分析。

3）紅外檢測法利用不同氣體的紅外吸收141傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)

傅立葉變換紅外光譜儀是基于光相干性原理而設(shè)計(jì)的干涉型紅外分光光度計(jì)，不同于依據(jù)光的折射和衍射而設(shè)計(jì)的色散型紅外分光光度計(jì)，由紅外光源(硅碳棒和高壓汞燈)、干涉儀(邁克爾遜干涉儀)、樣品室、檢測器、電子計(jì)算機(jī)和記錄儀等部件構(gòu)成。傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)傅立葉變換紅外142HYDROCALTransformerMonitoring故障氣體單獨(dú)監(jiān)測

氫氣H2

一氧化碳CO

乙炔C2H2

乙烯C2H4

甲烷CH4

乙烷C2H6

二氧化碳CO2檢測更多變壓器的參數(shù)/傳感器

冷卻系統(tǒng)(油溫/環(huán)境溫度,負(fù)載電流/電壓)套管(泄漏電流,總數(shù)以及變化趨勢/PF)

局放監(jiān)測(位置)

微水(%/ppm)

…HYDROCALTransformerMonitorin143遠(yuǎn)紅外法（FTIR）監(jiān)測遠(yuǎn)紅外法（FTIR）監(jiān)測144FTIR包含擬測的各種氣體CO2COH2OCH4C2H6C2H4C2H2FTIR包含擬測的各種氣體CO2COH2OCH4C2H6C2145乙炔光譜乙炔光譜146FTIR的性能

FTIR的性能147便攜式多組分監(jiān)測儀（光聲光譜）便攜式多組分監(jiān)測儀（光聲光譜）148國內(nèi)外現(xiàn)有的變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和局限性國內(nèi)外現(xiàn)有的變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和局限性149監(jiān)測儀報(bào)警后如何處理監(jiān)測儀報(bào)警后如何處理150判斷變壓器故障類型的IEC三比值法三比值法的編碼規(guī)則特征氣體的比值比值范圍編碼編碼說明<0.1010如

=1～3時(shí)，編碼為10.1～11001～3121>3222§7.6油中氣體分析與故障診斷判斷變壓器故障類型的IEC三比值法三比值法的編碼規(guī)則特征151序號故障性質(zhì)編碼典型例子0無故障000正常老化1低能量密度局部放電010絕緣材料氣隙未完全浸漬，存在氣泡，含氣空腔或高濕度作用。2高能量密度局部放電110原因同上，但程度已導(dǎo)致固體絕緣產(chǎn)生放電痕跡或穿孔。3低能放電1~201~2不良接點(diǎn)間或懸浮電位體的連續(xù)火花放電，固體材料間的油擊穿。4高能放電102存在工頻續(xù)流，相間、匝間或繞組對地電弧擊穿，有載分接開關(guān)切斷電流等。5<150℃低溫過熱故障001一般為過負(fù)荷或油道堵塞造成的繞組或鐵芯過熱。6150~300℃低溫過熱故障020磁環(huán)流引起的鐵芯局部過熱；漏磁集中；渦流引起的銅過熱；接頭或接觸不良；鐵芯多點(diǎn)接地。7300~700℃中溫過熱故障0218>700℃高溫過熱故障022故障類型判斷序號故障性質(zhì)編碼典型例子0無故152Duval三角形法Duval三角形法153分析和診斷原理1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理化學(xué)過程：油和紙的分解和裂解物理過程：傳質(zhì)過程2）診斷依據(jù) a）氣體累計(jì)性 b）產(chǎn)氣速率 c）氣體組分特征性 d）故障類型與溶解氣體組分的關(guān)系分析和診斷原理1）分析依據(jù)-絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理154絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理

化學(xué)過程： 1）絕緣油的分解 2）固體絕緣材料的分解 3）絕緣材料裂解的標(biāo)志--CO的增加物理過程：傳質(zhì)過程 1）氣泡的運(yùn)動(dòng)； 2）氣體分子的擴(kuò)散，溶解與交換； 3）氣體從油中析出與向外逸散過程。絕緣油和紙（紙板）的產(chǎn)氣原理化學(xué)過程：1551)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CH3、CH2的CH化學(xué)基團(tuán)并由C-C鍵鏈合在一起。變壓器在正常的熱負(fù)載下，一般油的最高溫度（對于OF、OD變壓器為繞組頂部的油溫，對ON變壓器為頂層油溫）不超過100℃，油不會(huì)產(chǎn)生烴類氣體。變壓器油甚至在150℃下，油面可能會(huì)有油蒸氣產(chǎn)生（如測量閃點(diǎn)時(shí)），但冷卻后仍然為液體的油組分，油本身是比較穩(wěn)定的。油中存在電或熱故障的結(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?，這些氫原子或自由基通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體，如甲烷、