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;較高溫度過熱時(shí)產(chǎn)生甲烷與乙烯，當(dāng)嚴(yán)重過熱時(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)散作用等問題。

變壓器內(nèi)部故障，主要是局部過熱和局部放電。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，對變壓器油進(jìn)行氣相色譜分析，就要對運(yùn)行中的變壓器內(nèi)部可能有局部過熱或局部放電兩種形式的故障進(jìn)行分析,來判斷變壓器內(nèi)存在潛伏故障的性質(zhì)和嚴(yán)重性。《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定：對于高電壓、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，我們在新、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)和解決問題。

油樣的提取

在對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。通過前述對絕緣油、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便的，它對實(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，來判斷其故障類型。變壓器內(nèi)部故障大體上可歸納為過熱性故障和放電性故障兩大類。
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