变压器油分析及应用

变压器油分析及应用第一页，共二十七页，2022年，8月28日说明

1色谱分析基本原理及试验设备在新绝缘油的溶解气体中，通常除了含有约70%的氮气和30%的氧气以及0.3%左右的二氧化碳气体外，并不含有C1C2之类的低分子烃，在经过油的处理之后，由于一些油的加热处理设备存在死角，可能出现微量的乙烯甚至极微量的乙炔。正常运行的变压器油，由于油和绝缘材料的缓慢分解和氧化，会产生少量的一氧化碳、二氧化碳和微量的低分子烃气体。和和和和第二页，共二十七页，2022年，8月28日气体产生情况当变压器的内部出现过热和放电故障时，变压器绝缘油和内部固体绝缘材料中受热性效应和放电效应作用，油中的一氧化碳、二氧化碳、氢气和微量的低分子烃类气体产生速度和数量就会显著地增加。而在故障的初期，这些气体的增加并不足以引起瓦斯继电器的动作，此时，通过分析油中溶解的这些气体含量和增长速度，就能够及早发现变压器内部的故障，消除隐患，确保变压器的安全运行。第三页，共二十七页，2022年，8月28日气体分析将变压器油中的气体脱出，送入专用的气体色谱分析仪，对下列组分和含量进行分析：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）。分析结果用油中含有气体组分的体积百分比表示。第四页，共二十七页，2022年，8月28日工作设备概况我公司目前使用的是上海海欣色谱仪器有限公司生产的GC-900-SD型专用气相色谱分析仪，该机采用三检测器流程，一次进样，双柱并联，一次分流，最小检测浓度为：H2≤5×10-6，CO和CO2≤2×10-6，C2H2≤0.1×10-6。

第五页，共二十七页，2022年，8月28日分析结果及其判断方法

初步判断在绝缘油中存在局部放电时，油裂解产生的气体主要是氢气和甲烷，当故障温度略高于正常温度是产生的重要气体是甲烷，随着故障温度的升高，乙烯和乙烷逐渐增多，在高于1000℃时，如在电弧弧道温度（3000℃以上）的作用下，油裂解产生的气体中含有较多的乙炔。如果涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳和二氧化碳气体。第六页，共二十七页，2022年，8月28日表1不同故障类型产生的气体组分

故障类型

主要气体组分

次要气体组分

油过热

CH4、C2H4

H2、C2H6

油和纸过热

H4、C2H4、CO、CO2

H2、C2H6

油纸绝缘中局部放电

H2、CH4、CO

C2H2、C2H6、CO2

油中火化放电

H2、C2H2

油中电弧

H2、C2H2

CH4、C2H4、C2H6

和纸中电弧

H2、C2H2、CO、CO2

CH4、C2H4、C2H6

注：进水受潮或油中气泡可能使氢含量升高。

第七页，共二十七页，2022年，8月28日《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-1996）

运行设备的油中H2与烃类气体含量（体积分数）超过下列任何一项值时应引起注意：总烃含量（CH4、C2H6、C2H4和C2H2四种气体）大于150×10-6，H2含量大于150×10-6，C2H2含量大于5×10-6。第八页，共二十七页，2022年，8月28日故障类型的判断

故障类型的判断

《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T722-2000）推荐采用三比值法进行故障类型的判断，基本与IEC599-1978法一致，其编码规则和判断方法如表所示。第九页，共二十七页，2022年，8月28日采用三比值法进行故障类型的判断

编码规则气体比值范围

比值范围的编码

C2H2/C2H4C2H2/C2H4C2H2/C2H4﹤0.1000≥0.1～﹤1111≥1～﹤3000≥3111第十页，共二十七页，2022年，8月28日故障类型判断方法

编码组合

故障类型判断

故障实例（参考

C2H2/C2H4C2H2/C2H4C2H2/C2H4绝缘导线过热，注意CO、CO2的含量，以及CO2/CO值。

001低温过热（低于150℃）

分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁芯多点接地等。20低温过热（低于150～300℃）

21中温过热（低于300～700℃）

0，1，22高温过热（高于700℃）

高湿度、高含气量引起油中低能量密度的局部放电。10局部放电引线对电位未固定的部件之间连续火化放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火化放电或悬浮电位之间的火化放电。

10，10，1,2高能放电引线对电位未固定的部件之间连续火化放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火化放电或悬浮电位之间的火化放电。

20,1,2低能放电兼过热

20,10,1,2电弧放电

线圈匝间、层间短路，相间闪络，分接头引线油隙闪络，引线对箱壳放电，线圈熔断，分接开关飞弧，因环路电流引起电弧，引线对其他接地体放电。20,1,2电弧放电兼过热

第十一页，共二十七页，2022年，8月28日变压器油气象色谱分析及实例

从2002年10月份通过色谱分析发现炼油厂尤里卡1A配电变压器高压引线螺丝松脱故障后，公司要求对生产装置的所有变压器每年进行一次色谱分析。通过几年的工作开展，多次发现了运行变压器存在的隐患，起到了良好的效果。公司各装置供配电变压器大部分为油浸式，共计三百多台，最大容量为100000kVA，出厂年限从1980年一直延续现在，其中1985年前后出厂的变压器占了相当大的比例，这部分变压器一直担负着为生产装置供电的重要任务，由于生产装置的长周期运行，变压器的定期检修得不到保证，因此加强变压器油样分析工作显得尤为重要。第十二页，共二十七页，2022年，8月28日实例一内部连接松动过热

2002年10月在对炼油厂尤里卡1A配电变压器（1988年日本FUJI产，6kV，2000kVA）取样色谱分析时，取得以下数据

:H2-13

CH4-_31.2_

C2H6-

13.6

C2H4-114.4

C2H2-1.0

总烃-

160.2

CO-106.9

CO2-1233.8第十三页，共二十七页，2022年，8月28日分析数据

从数据初步判断，尽管H2和C2H2含量没有超过注意值，但总烃含量160.2×10-6已超过注意值150×10-6。CO2/CO=11.5﹥7，变压器绝缘有老化现象。可燃性气体总量为280.1×10-6，小于1000×10-6，但检测出C2H2，应引起重视。第十四页，共二十七页，2022年，8月28日处理结果按照三比值法，C2H2/C2H4=0.009，CH4/H2=2.4，C2H4/C2H6=8.4，编码为022，为高温过热（高于700℃），吊芯检查发现变压器高压引线螺丝完全松脱，连接端子发热变色，与分析结论一致。H2和C2H2含量不高，说明发热时间不长，没有发生放电和闪络，所幸发现及时，没有造成故障扩大。第十五页，共二十七页，2022年，8月28日实例二固定螺栓松动造成铁心接地2004年12月在对烯烃厂312变电所#3配电变压器(1986年福州产,6kV，1600kVA)取样色谱分析时，取得以下数据:

H2-13

CH4-_53.7_

C2H6-

38.8

C2H4-286.4

C2H2-0.4

总烃-

378.3

CO-134.0

CO2-12474.7第十六页，共二十七页，2022年，8月28日分析数据从数据初步判断，尽管H2和C2H2含量也没有超过注意值，但总烃含量达到378.3×10-6已明显超过注意值150×10-6。CO2/CO=93，远远大于7，变压器绝缘有严重老化现象。可燃性气体总量为526.3×10-6，小于1000×10-6，但检测出C2H2，也应引起重视.

第十七页，共二十七页，2022年，8月28日处理结果按照三比值法，C2H2/C2H4=0.001，CH4/H2=4.1，C2H4/C2H6=7.4，编码为022，为高温过热（高于700℃），对该变压器进行吊芯检查，检查发现该变压器铁芯固定螺栓脱落，与变压器的外壳相连，属铁心多点接地，环流造成铁芯接地发热，致使总烃超标。如不及时进行处理，将损坏变压器铁芯，危及变压器的安全运行。经过检修人员对固定螺栓加固处理，排除故障，变压器检查试验合格后，重新投入运行。

第十八页，共二十七页，2022年，8月28日实例三制造遗留的铁钉造成铁芯接地

最典型的实例是1993年聚丙烯总降#2主变色谱分析和处理。在1991年前后该变压器多次轻瓦斯继电器动作，1993年公司对其油样分别由检安公司和江苏省电力试验研究所进行色谱分析，结果如下所示。

第十九页，共二十七页，2022年，8月28日数据比较试验所数据:H2-526.2

CH4-_682.6

_

C2H6-

62.9

C2H4-1162.9

C2H2-52.4总烃-

1960.8

CO-364.8

CO2-2511.7

检安公司数据:H2-700.37

CH4-_668.7

_

C2H6-

109.5

C2H4-1150.56

C2H2-76.86总烃-

2005.62

CO-451.34

CO2-2915.35

从数据初步判断，总烃、H2和C2H2含量都明显超过注意值，说明变压器内部存在故障。可燃性气体含量也达到异常值，必须对变压器进行吊芯检查。使用检安公司测试的数据，按照三比值法，C2H2/C2H4=0.067，CH4/H2=0.95，C2H4/C2H6=10.5，编码为022或012，均属于高温过热（高于700℃）。进一步通过试验确定为铁芯多点接地故障。吊芯后查到一根50mm的铁钉靠在A相绕组底部铁芯与底座之间形成铁芯直接接地。第二十页，共二十七页，2022年，8月28日检测中值得注意的问题产气率--------预防性试验规程规定烃类气体总和的产气速率大于0.5ml/h（密封式），或相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常，在必要时缩短周期进行追踪分析。

第二十一页，共二十七页，2022年，8月28日检测中值得注意的问题检测周期-----运行中的220kV变压器和120MVA及以上的发电厂主变压器每6个月应进行油色谱分析，其余8MVA及以上的变压器为1年进行一次油色谱分析，8MVA以下的油浸式变压器自行规定第二十二页，共二十七页，2022年，8月28日检测中值得注意的问题全密封变压器H2含量高

---该现象原因为变压器制造后未及时安装附件，造成变压器油受潮以及新油中残留气泡.使H2含量升高，通过近几年来我们对该现象的跟踪检测发现，在运行过程中，并未出现H2的持续增长.

第二十三页，共二十七页，2022年，8月28日检测中值得注意的问题变压器进水受潮

----2005年7月，热电厂03号厂高变（沈阳变压器厂产，35kV，16000kVA）准备由备用投入运行，在进行投运前试验时，发现数据不合格，在准备进行油取样分析过程中，已发现油中大量进水，已无法正常取样，随后对变压器吊芯检查，发现油枕处密封垫