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在变压器诊断中,单靠电气试验往往很难发现某些局部故障和缺陷,而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的,对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效,这已为大量故障诊断的实践所证明。油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化,在特定温度下,往往有某一种气体的产气率会出现值;随着温度升高,产气率的气体依此为CH4、C2H6、C2H4、C2H2。这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系,而局部过热、电晕和电弧是油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因。变压器在正常运行状态下,由于油和固体绝缘会逐渐老化,变质,并分解出极少量的气体(主要包括氢H2CH4C2H4C2H2CO二氧化碳CO2等多种气体)。当变压器内部发生过热性故障,放电性故障或内部绝缘受潮时,这些气体的含量会迅速。这些气体大部分溶解在绝缘油中,少部分上升至绝缘油的表面,并气体继电器。证明,油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度有关,不同故障或不同能量密度其产生气体的特征是不同的,因此在设备运行中,定期测量溶解于油中的气体成分和含量,对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义和现实的成效,在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中,已将变压器油的气体色谱分析放到了首要的位置,并通过近些年的普遍推广应用和积累取得了显著的成效。电力变压器的内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。据有关资料介绍,在对故障变压器的统计表明:过热性故障占63%;高能量放电故障占18. 1%;过热兼高能量放电故障占10%;火花放电故障占7%;受潮或局部放电故障占1. 9%。而在过热性故障中,分接开关不良占50%;铁芯多点接地和局部短路或漏磁环流约占33%;导线过热和接头不良或紧固件松动引起过热约占14. 4%;其余2. 1%为其他故障,如硅胶本体引起的局部油道堵塞,致使局部散热不良而造成的过热性故障。而电弧放电以绕组匝、层间绝缘击穿为主,其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞狐等故障。火花放电常见于套管引线对电位未固定的套管导电管、均压圈等的放电;引线局部不良或铁芯接地片不良而引起的放电;分接开关拔叉或金属螺丝电位悬浮而引起的放电等。
对变压器故障部位的准确判断,有赖于对其内部结构和运行状态的,并结合历年色谱数据和其它预防性试验(直阻、绝缘、变比、泄漏、空载等)进行比较。同时还要注意由于故障产气与正常运行产生的非故障气体在技术上不可分离,在某些情况下有些气体可能不是设备故障造成,如油中含水可与铁作用生成,过热时铁芯层间油膜裂解也可生成氢,新的不锈钢中也可能在加工中或焊接时吸附氢而运行后又释放,另外,某些操作也可生成故障气体,如有载调压变压器中切换开关油向变压器主油箱渗漏或选择开关在某个位置时悬浮电位放电的影响,设备油箱带油补焊,原注入油含有某些气体成分大修后滤油不彻底留有残气等。
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