电气设备故障诊断综述.ppt

*/57表2－4部分国产变压器油的成分分析依据油类及厂家芳烃/（CA%）烷烃/（CP%）环烷烃/（CN%）新疆独炼，#453.3049.7047.00新疆独炼，#254.5645.8350.06兰炼，#454.4645.8349.71兰炼，#256.1057.8036.10东北七厂，#258.2860.4631.26天津大港，#2511.8024.5063.70*/57变压器油在运行中因受温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用，发生氧化、裂解与碳化等反应，生成某些氧化产物及其缩合物（油泥），产生氢及低分子烃类气体和固体X腊等。当变压器油受高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm作用下，变压器油在25~30℃时的产气成分如表2－5所示。*/57表2－5在场强为130kV/cm作用下变压器油的产气组分（体积%）变压器油中溶解的气体在电场作用下将发生电离，释放出的高能电子与油分子发生碰撞，把其中的H原子或CH3原子团游离出来而形成游离基，促使产生二次气泡。试样编号CH4C2H6C2H4C2H213.31.71.93.022.21.42.32.433.721.011.61`1.42*/57综上所述，变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由于电或热故障的原因，生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X腊）。在故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。油碳化生成碳粒的温度在500-800℃，碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。低能量放电性故障，如局部放电通过离子反应而形成重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。乙烯虽然在较低的温度时也有少量生成，但主要是在高于甲烷和乙烷的温度即大约为500℃下生成。乙炔一般在800-1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合物的稳定产物而积累。因此，虽然在较低的温度下（低于800℃）也会有少量乙炔生成，但大量乙炔是在电弧的弧道中产生。此外，油在起氧化反应时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特征气体。0102*/57二、固体绝缘材料的分解及气体油纸绝缘包括绝缘纸、绝缘纸板等，它们的主要成分是纤维素。长期互相之间氢键的引力和摩擦力，纤维素有很大的强度和弹性，因此机械性能良好。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的生成不仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增大而增加。由表2－6的试验结果可知，纤维素热分解的气体组分主要是CO和CO2。*/57表2－6温度470℃时纤维素热分解产物分解产物重量/（%）分解产物重量/（%）水35.5CO210.40醋酸1.40CO4.20丙铜0.07CH40.27焦油4.20C2H40.17其他有机物质5.20焦炭39.59*/57第三节电气设备内部故障与油中特征气体的关系充油电气设备内部故障模式主要是机械、热和电三种类型，而又以后两种为主，并且机械性故障常以热的或电的故障形式表现出来。从表2－7国内对359台故障变压器的故障类型进行统计的结果可以看出，运行中充油电气设备的故障主要有过热性故障和高能放电性故障。根据模拟试验和大量的现场试验，电弧放电的电弧电流大，变压器主要分解出乙炔、氢及较少的甲烷；局部放电的电流较小，变压器油主要分解出氢和甲烷；变压器油过热时分解出氢和甲烷、乙烯、丙烯等，而纸和某些绝缘材料过热时还分解出一氧化碳和二氧化碳等气体。我国现行的《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T22-2000），将不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体归纳为表2－8。同时，通过对充油变压器在运行中发生的大量事故的诊断和吊心检验，在表2－9和表2－10中列出了电力变压器及其高压引线套管内的典型故障与故障类型的关系。*/57表2－7充油电气设备故障类型的统计故障类型台次比率/（%）过热性故障22653高能量放电故障6518.1过热兼高能放电故障3610.0火花放电故障257.0受潮或局部放电71.9*/57表2－8充油电力变压器不同故障类型产生的气体故障类型主要气体组分次要气体组分