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1、變壓器油中溶解氣體分析的原理及方法充油電力變壓器在正常運(yùn)行過程中受到熱、電和機(jī)械方面力的作用下逐漸老化，產(chǎn)生某些可燃性氣體，當(dāng)變壓器存在潛伏性故障時(shí)，其氣體產(chǎn)生量和氣體產(chǎn)生速率將逐漸明顯，人們?nèi)∽儔浩饔蜆邮褂脷庀嗌V方法獲得油中溶解的特征氣體濃度后，就可以對(duì)變壓器的故障情況進(jìn)行分析。由于大型充油電力變壓器是一個(gè)非常復(fù)雜的電氣設(shè)備，變壓器存在潛伏性故障時(shí)與多種因素存在耦合，特征氣體形成涉及的機(jī)理十分復(fù)雜，這些機(jī)理及由這些機(jī)理導(dǎo)出的診斷方法對(duì)智能診斷方法有很好的借鑒意義。1變壓器油及固體絕緣的成份及氣體產(chǎn)生機(jī)理分析雖然SF6氣體絕緣、蒸發(fā)冷卻
2、式氣體絕緣變壓器和干式變壓器、交聯(lián)聚乙烯繞組變壓器等有著良好的發(fā)展前景，但是變壓器油優(yōu)良的絕緣和散熱能力是它們所不能替代的，目前高電壓、大容量的電力變壓器仍然普遍采用充油式。充油電力變壓器內(nèi)部的主要絕緣材料是變壓器油、絕緣紙和紙板等A級(jí)絕緣材料，當(dāng)運(yùn)行年限為20年左右時(shí)，最高允許的溫度為105℃左右。變壓器油中特征氣體是由變壓器油及固體絕緣產(chǎn)生的，與它們的性能存在著密切的關(guān)系。1變壓器油的成份及氣體產(chǎn)生機(jī)理變壓器油是由天然石油經(jīng)過蒸餾、精煉而獲得的一種礦物油。它是由各種碳?xì)浠衔锼M成的混合物，其中碳、氫兩元素占全部重量的95%～99%。
3、主要的碳?xì)浠衔镉协h(huán)烷烴(50%以上)、烷烴(10%～40%)和芳香烴(5%～15%)組成[9]。不同變壓器油各種成份的含量有些不同。變壓器油中不同烴類氣體的性能是不同的。環(huán)烷烴具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和介電穩(wěn)定性，黏度隨溫度的變化很小。芳香烴化學(xué)穩(wěn)定性和介電穩(wěn)定性也較好，在電場(chǎng)作用下不析出氣體，而且能吸收氣體；但芳香烴易燃、黏度大、凝固點(diǎn)高，且在電弧的作用下生成的碳粒較多，會(huì)降低油的電氣性能。環(huán)烷烴中的石蠟烴具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和易使油凝固，但在電場(chǎng)的作用下易發(fā)生電離而析出氣體，并形成樹枝狀的X蠟，影響油的導(dǎo)熱性。變壓器油在運(yùn)行中受到溫度、
4、電場(chǎng)、氧氣及水分和銅、鐵等材料的催化作用會(huì)形成某些氧化物及其油泥、氫、低分子烴類氣體和固體X蠟等，這就是絕緣油的老化和劣化作用。正常的老化和劣化情況下，變壓器油中僅能產(chǎn)生少量的氣體，通常它們的含量在臨界值之下。但存在潛伏性故障時(shí)情況就不同了，當(dāng)變壓器油受到高電場(chǎng)的作用時(shí)，即使溫度較低也會(huì)分解產(chǎn)生氣體。變壓器油是由許多不同分子量的碳烴化合物分子組成的混合物，分子中存在著CH3*、CH2*和CH*等化學(xué)基團(tuán)，含有C-C鍵和C-H鍵。在電或熱的作用下使某些C-C鍵和C-H鍵斷裂，形成了不穩(wěn)定的氫原子和碳?xì)浠衔锏淖杂苫?，這些氫原子、自由基迅速重
5、新化合生成氫氣和低分子烴類氣體。不同的鍵斷裂需要不同的能量，C-H鍵(338kJ/mol)斷裂生成氫氣，這在局部放電的情況下就能達(dá)到。對(duì)C-C鍵需要較多的能量，然后迅速以C-C鍵(607kJ/mol)、C=C鍵(720kJ/mol)和CC鍵(960kJ/mol)化合分別生成相應(yīng)的乙烷、乙烯和乙炔，需要的能量越來越高。乙炔僅在接近1000℃的時(shí)候才產(chǎn)生，滿足這種條件的只有高溫過熱和放電；甲烷在低溫下產(chǎn)生較多，主要是在低溫過熱和局部放電，隨著溫度的升高氣體的產(chǎn)生速率反而下降了；乙烷始終未能成為主要的氣體成份；乙烯在低溫下產(chǎn)生很少，但隨著溫度升
6、高到中高溫過熱時(shí)氣體產(chǎn)生速率大大提高了。2變壓器典型的內(nèi)部故障充油電力變壓器內(nèi)部的故障模式主要是機(jī)械、熱和電三種類型，其中以后兩者為主，并且機(jī)械性故障常以熱或電故障的形式表現(xiàn)出來。人們對(duì)359臺(tái)故障變壓器實(shí)例統(tǒng)計(jì)得知過熱性故障和高能放電故障是變壓器故障的主要類型，分別占總數(shù)的53%和18.1%，其次分別是過熱兼高能放電故障、火花放電故障和受潮或局部放電故障。人們根據(jù)故障的原因及嚴(yán)重程度將變壓器的典型故障分為6種，各種故障類型及其可能的原因列于表1-1。表1-1充油電力變壓器的典型故障故障類型故障的可能原因局部放電由不完全浸漬、高濕度的紙、
7、油的過飽和，或空腔造成的充氣空腔中的局部放電，并導(dǎo)致形成X蠟。低能放電不良連接形成的不同電位或懸浮電位造成的火花放電或電弧，可發(fā)生在屏蔽環(huán)、繞組中的相鄰線餅間或?qū)w間，以及連線開焊處或鐵芯的閉合回路中。夾件間、套管與箱壁、線圈內(nèi)的高壓和地端的放電。木質(zhì)絕緣塊、絕緣構(gòu)件膠合處，以及繞組墊塊的沿面放電。油擊穿、選擇開關(guān)的切斷電流。高能放電局部高能量或短路造成的閃絡(luò)，沿面放電或電弧。低壓對(duì)地、接頭之間、線圈之間、套管與箱體之間、銅排與箱體之間、繞組與鐵芯之間的短路。環(huán)繞主磁通的兩個(gè)鄰近導(dǎo)體之間的放電。鐵芯的絕緣螺絲、固定鐵芯的金屬環(huán)之間的放電。
8、低溫過熱(<300℃)救急狀態(tài)下變壓器超銘牌運(yùn)行、繞組中油流被阻塞、鐵軛夾件中的雜散磁通過大。中溫過熱(300℃
