變壓器油色譜分析的意義及油取樣要求

絕緣油、紙熱解產(chǎn)氣的理化過(guò)程變壓器的絕緣材料主要是油、紙組合絕緣，變壓器內(nèi)部潛伏性故障產(chǎn)生的氣體主要是來(lái)源于油和紙的熱裂解。熱解產(chǎn)氣特征與材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，礦物質(zhì)絕緣油的化學(xué)組成是石油烴類;絕緣紙的化學(xué)成分是纖維素。

在它們的分子結(jié)構(gòu)上有不同類型的化學(xué)鍵，鍵能越高，分子越穩(wěn)定，由于具有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔锓肿釉诟邷叵碌牟煌€(wěn)定性,因此需要了解一下絕緣油熱裂解產(chǎn)氣的一般規(guī)律，即產(chǎn)生的烴類氣體的不飽和度是隨裂解能量密度(溫度)的增加而增加的。隨著熱裂解溫度增高的過(guò)程裂解的順序是：烴-烯烴-炔烴-焦炭。

不同性質(zhì)的故障，產(chǎn)生氣體組份的特征不一樣，例如局部放電時(shí)產(chǎn)生氫;較高溫度過(guò)熱時(shí)產(chǎn)生甲烷與乙烯，當(dāng)嚴(yán)重過(guò)熱時(shí)也會(huì)產(chǎn)生少量的乙炔;電弧故障時(shí)產(chǎn)生乙炔和氫氣。

另外，不同性質(zhì)和不同能源大小的故障，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速度也不一樣。初始階段的潛伏性故障產(chǎn)氣少，產(chǎn)氣速度慢;故障源溫度高、面積大的故障產(chǎn)氣多、產(chǎn)氣速度快。要明白這個(gè)道理，必須對(duì)絕緣油、紙?jiān)诠收舷聼崃呀猱a(chǎn)氣的化學(xué)原理有一個(gè)基本了解，這對(duì)我們分析和判斷變壓器類設(shè)備的故障有所幫助。

絕緣油、紙熱裂解產(chǎn)氣過(guò)程所涉及的化學(xué)原理主要有：絕緣油、紙的化學(xué)結(jié)構(gòu)，熱解產(chǎn)氣過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)及其熱力動(dòng)力學(xué)。當(dāng)然還涉及到其他理、化機(jī)理如氣體的析氣、溶解和擴(kuò)散作用等問(wèn)題。

變壓器內(nèi)部故障，主要是局部過(guò)熱和局部放電。這些故障都會(huì)使故障點(diǎn)周圍的絕緣油和固體絕緣材料氧化分解而產(chǎn)生氣體,這些氣體大部分溶解于絕緣油中或懸浮在絕緣材料的氣隙中。油的色譜分析法就是對(duì)運(yùn)行中油樣進(jìn)行溶解氣體的成分及含量的分析，根據(jù)其氣體成份及含量判斷變壓器的潛伏性故障及其性質(zhì)，從而采取有效措施，將各種隱患消滅在萌芽狀態(tài)之中，從而預(yù)防重大事故的發(fā)生。

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)資料表明，對(duì)變壓器油進(jìn)行氣相色譜分析，就要對(duì)運(yùn)行中的變壓器內(nèi)部可能有局部過(guò)熱或局部放電兩種形式的故障進(jìn)行分析,來(lái)判斷變壓器內(nèi)存在潛伏故障的性質(zhì)和嚴(yán)重性?！蹲儔浩饔椭腥芙鈿怏w分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定：對(duì)于高電壓、大容量的電力變壓器及高壓互感器在投運(yùn)前應(yīng)進(jìn)行絕緣油的氣相色譜分析。

因此，我們?cè)谛?、擴(kuò)建的變電站，在設(shè)備投入運(yùn)行前都要進(jìn)行油的氣相色譜分析,并且在運(yùn)行中要定期對(duì)變壓器、互感器中的絕緣油進(jìn)行氣相色譜分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

油樣的提取

在對(duì)變壓器油中溶解氣體進(jìn)行色譜分析時(shí)，至關(guān)重要的一步是取油樣，所取油樣要有足夠代表性，如何取樣才不致于使油中溶解氣體散失理想的取樣應(yīng)滿足以下條件。

(1)所使用的玻璃注射器嚴(yán)密性要好。

(2)取樣時(shí)能完全隔絕空氣，取樣后不要向外跑氣或吸入空氣。

(3)材質(zhì)化學(xué)性穩(wěn)定且不易破損，便于保存和運(yùn)輸。

(4)實(shí)際取油樣時(shí)，一般選用容積為100ml全玻璃注射器。

(5)取樣前將注射器清洗干凈并烘干，注射器芯塞應(yīng)能自由滑動(dòng)，無(wú)卡澀。

(6)應(yīng)從設(shè)備底部的取樣閥放油取樣。

(7)取樣閥中的殘存油應(yīng)盡量排除，閥體周圍污物擦干凈。

(8)取樣連接方式可靠，連接系統(tǒng)無(wú)漏油或漏氣缺陷。

(9)取樣前應(yīng)設(shè)法將取樣容器和連接系統(tǒng)中的空氣排盡。

(10)取樣過(guò)程中，油樣應(yīng)平緩流入容器，不產(chǎn)生沖擊、飛濺或起泡沫.

(11)取完油樣后，先關(guān)閉放油閥門，取下注射器，并封閉端口，貼上標(biāo)簽，盡快進(jìn)行色譜分析。

油中氣體成份的分析判斷氣相色譜法檢測(cè)變壓器故障在判斷上的首要任務(wù)是判明故障的性質(zhì)類型:是過(guò)熱性故障還是放電性故障，故障的大體部位是在裸金屬還是介入了固體絕緣。通過(guò)前述對(duì)絕緣油、紙熱解產(chǎn)氣化學(xué)原理的討論，我們知道故障源的局部能量密度(或溫度)與產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度之間有密切的關(guān)系，即由故障產(chǎn)氣的組份特征便能判斷故障的性質(zhì)。

因此采用氣體特征判斷法是比較簡(jiǎn)便的，它對(duì)實(shí)際判明故障的大體性質(zhì)很有幫助。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，絕緣油和固體絕緣材料在電磁場(chǎng)和溫度的作用下，會(huì)逐步氧化分解，產(chǎn)生微量的氫(H2)、低分子烴類氣體和碳的氧化物等氣體。氣相色譜分析就是根據(jù)上述氣體在絕緣油中含量的多少，來(lái)判斷其故障類型。變壓器內(nèi)部故障大體上可歸納為過(guò)熱性故障和放電性故障兩大類。
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