變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則

1、變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則Guide to the ananlysis nd the diagnosis of gases dissolved in transformer oilDL/T 722-2000DL/T 722-2000前言分析油中溶解氣體的組份和含量是監(jiān)視充油電氣設(shè)備安全運(yùn)行的最有效的措施之一。利用氣相色譜法分 析油中的溶解氣體來監(jiān)視充油電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，在我國已有30多年的使用經(jīng)驗(yàn)。自1986年以來，由原水利電力部頒發(fā)的SD187-86變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，在電力安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平 的提高，對所

2、使用的分析方法和分析結(jié)果的判斷及解釋均需要加以補(bǔ)充和修訂。1998年在廣泛函調(diào)征求意見的基礎(chǔ)上寫出了征求 意見稿，于1998年11月召開全國范圍的討論修訂會(huì)，并組成標(biāo)準(zhǔn)起草小組，根據(jù)討論會(huì)的意見，整理出初稿。1999年， 參考新出版的IEC60599-1999,又對上述初稿進(jìn)行了反復(fù)的修改，并征求了有關(guān)專家的意見，制定了本導(dǎo)則。本導(dǎo)則自生效之日起，代 替原水利電力部頒發(fā)的SD187-86變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則。本導(dǎo)則的附錄A和附錄B是標(biāo)準(zhǔn) 的附錄。本導(dǎo)則的附錄C、附錄D、附錄E、附錄F和附錄G是提示的附錄。本導(dǎo)則由電力行業(yè)電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)提出并歸口。本導(dǎo)則起草單位：中國電 力科

3、學(xué)研究院，遼寧省電力科學(xué)研究院，華東電力試驗(yàn)研究院、吉林省電力科學(xué)研究院本導(dǎo)則主要起草人：賈瑞 君、范玉華、薛辰東、錢之銀、張士誠。本導(dǎo)則由中國電力科學(xué)研究院負(fù)責(zé)解釋。DL/T 722-2000目 次前言1、范 圍。.。12、引用標(biāo) 準(zhǔn)。.13、定 義。14、產(chǎn) 氣原理。15、檢 測周期。36、取 樣。37、從 油中脫出溶解氣體。78、氣 體分析方法。99、故 障的識別。1310、 故障類型的判 斷。1511、 在氣體繼電器中的游離氣體上的應(yīng) 用。1812、 設(shè)備檔案卡 片。18附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）樣品的標(biāo)簽格 式。19附錄B（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）溶解氣體分析檔案 卡片格式。19附錄C（提示的附錄）哈

4、斯特氣體分壓溫度關(guān) 系。21附錄D（提示的附錄）標(biāo)準(zhǔn)混合氣的適用濃 度。21附錄E（提示的附錄）溶解氣體分析解釋 表。22附錄F（提示的附錄）氣體比值的圖示 法。23附錄G（提示的附錄）充油電氣設(shè)備的典 型故障。24中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則DL/T 722-2000代替SD187-1986Guide to the ananlysis nd the diagnosis of gases dissolved in transformer oil_1 范圍本導(dǎo)則推薦了利用氣相色譜法分析溶解氣體和游離氣體的濃 度，以判斷充油電氣設(shè)備運(yùn)行狀況及建議應(yīng)進(jìn)一步采取的措施。本

5、導(dǎo)則適用于充有礦物絕緣油和以紙或?qū)訅杭埌鍨榻^緣材料的 電氣設(shè)備，其中包括變壓器、電抗器、電流互感器、電壓互感器和油紙?zhí)坠艿取? 引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有 效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。GB 7597-1987電力用油（變壓器油、汽輪機(jī)油）取樣方法GB/T 17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程IEC 567-1992從充油電氣設(shè)備取氣樣和油樣及分析游離氣體和溶解氣的導(dǎo)則IEC 60599-1999運(yùn)行中礦物

6、油浸電氣設(shè)備溶解氣體和游離氣體分析的解釋導(dǎo)則。3 定義本導(dǎo)則采用下列定義。3.1特征氣體對判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障有價(jià)值的氣體，即氫氣（H2）、甲烷（CH4）、 乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。3.2 總烴烴類氣體含量的總和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙 炔含量的總和。3.3游離氣3 游離氣體 非溶解于油中的氣體。4 產(chǎn)氣原理4.1 絕緣油的分解中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì) 2000-11-03批準(zhǔn) 2001-01-01實(shí)施 絕緣油是由許多不同分子量的 碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含有CH3*、CH2*和CH*化學(xué)基團(tuán)，并由C-C

7、鍵鍵合在一起。由電或熱故 障的結(jié)果可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的 氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锏淖杂苫?，這些氫原子或自由基通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)重新化合，形成氫氣和低烴類氣體，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳 的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔铮╔-蠟）。故障初期，所形成的氣體溶解于油中；當(dāng)故障能量較大時(shí)，也可能聚集成游離氣體。碳的固體 顆粒及碳?xì)渚酆衔锟梢猿练e在設(shè)備的內(nèi)部。低能量放電性故障，如局部放電，通過離子反應(yīng)促使最弱的鍵C-H鍵（338KJ/mol）斷裂，主要重新化合成氫氣而積累。對C-C鍵的斷裂需要較高的溫度（較多的能量），然后迅速以C-C鍵（607KJ/mol）、C=C

8、鍵（720KJ/mol）和CC鍵（960KJ/mol）的 形式重新化合成烴類氣體，依次需要越來越高的溫度和越來越高的能量。乙炔是在高于甲 烷和乙烷的溫度（大約為500）下生成的（雖然在較低溫度時(shí)也有少量生成）。乙炔一般在8001200的溫度下生成，而且當(dāng)溫度降低時(shí)，反應(yīng)迅速 被抑制，作為重新化合的穩(wěn)定產(chǎn)物而積累。因此，大量乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生的。當(dāng)然在較低的溫度下（低于800）也會(huì)有少量乙炔生成。油可起氧化反 應(yīng)時(shí)，伴隨生成少量的CO和CO2，并且CO和CO2能長 期積累，成為數(shù)量顯著的特征氣體。油碳化生成碳粒的溫度在500800。哈斯特（Halsterd）用熱動(dòng)力學(xué)平衡理論計(jì)算出在熱平衡

9、狀態(tài)下形成的氣體與溫度的關(guān)系。熱平衡下氣體分壓溫度關(guān)系 見附錄C（提示的附錄）。表1不同故 障類型產(chǎn)生的氣體 4.2固體絕緣材料的分解故障類型主要?dú)怏w組份次要?dú)怏w組分油過熱CH4,C2H4H2,C2H6油和紙過熱CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油紙絕緣中局部放電H2,CH4,COC2H2,C2H6,CO2油中火花放電H2,C2H2油中電弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和紙中電弧H2,C2H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6注：進(jìn)水受潮或油中氣泡可能使氫氣含量升高（見4.3）紙、層壓板或木塊等固體絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無水右旋糖環(huán)和弱的C-0鍵及葡萄糖鉗鍵，它

10、們的熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I要弱，并能在較低的溫度下重新化合。聚合物裂解的有效溫度高于105，完全裂解和碳化高于300，在生成水的同時(shí)，生成大量的 CO和CO2及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時(shí)被油氧化。CO和CO2的形成不僅隨溫度而且隨油中氧的含量 和紙的濕度增加而增加。概括上述的要點(diǎn)，不同的故障類型 產(chǎn)生的主要特征氣體和次要特征氣體可歸納為表1.分解出的氣體形成氣泡，在油中經(jīng)流、擴(kuò)散，不斷地溶解在油 中。這些故障氣體的組成和含量與故障的類型及其嚴(yán)重程度有密切關(guān)系。因此，分析溶解于油中的氣體，就能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障，并可隨時(shí)監(jiān)視故 障的發(fā)展?fàn)顩r。在變壓器里，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時(shí)

11、，會(huì)有一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器或儲(chǔ)油柜中。當(dāng)變壓器的氣 體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體時(shí)，分析其中的氣體，同樣有助于對設(shè)備的狀況做出判斷。4.3氣體的其他來源在某些情況下，有些其他可能不是設(shè)備故障造成的，例如油中含有水，可以與鐵作用生成氨。過熱的 鐵心層間油膜裂解也可以產(chǎn)生氫。新的不銹鋼中也可能在加工過程中或焊接時(shí)吸附氫而又慢慢釋放到油中。特別是在溫度較高，油中有溶解氧時(shí)，設(shè)備中某些油漆 （醇酸樹脂），在某些不銹鋼的催化下，甚至可能生成大量的氫。某些改型的聚酰亞胺型的絕緣材料也可生成某些其他而溶解于油中。油在陽光的照射下也可以生成 某些氣體。設(shè)備檢修時(shí)，暴露在空氣中的油可以吸收空氣中的CO2等。 這時(shí)，如

12、果不真空濾油，則油中CO2的含量約為300L/L（與周圍環(huán)境的空氣有關(guān)）另外，某些操作也可生成故障氣體，例如：有載調(diào)壓變壓器中切換開關(guān)油室的油向變壓器主油箱滲 漏，或選擇開關(guān)在某個(gè)位置動(dòng)作時(shí)，懸浮電位放電的影響；設(shè)備曾經(jīng)有過故障，而故障排除后絕緣油未經(jīng)徹底脫氣，部分殘余氣體仍留在油中；設(shè)備油箱帶油補(bǔ)焊； 原注入的油就含有某些氣體等。這些氣體的存在一般不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。但當(dāng)利用氣體分析結(jié)果確定設(shè)備內(nèi)部是否存在故障及其 嚴(yán)重程度時(shí)，要注意加以區(qū)分。5 檢測周期5.1投運(yùn)前的檢測按表2進(jìn)行定期檢測 的新設(shè)備及大修后的設(shè)備，投運(yùn)前應(yīng)至少做一次檢測。如果在現(xiàn)場進(jìn)行感應(yīng)耐壓和局部放電試驗(yàn)，則應(yīng)在試驗(yàn)后

13、再作一次檢測。制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感器不 做檢測。5.2投運(yùn)時(shí)的檢測按表2所規(guī)定的新的 或大修后的變壓器和電抗器至少在投運(yùn)后1d（僅對電壓330KV及以上的變壓器和電抗 器、容量在120MVA及以上的發(fā)電廠升壓變壓器）、4d、10d、30d各做一次檢測，若無異常，可 轉(zhuǎn)為定期檢測。制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感器不做檢 測。套管在必要時(shí)進(jìn)行檢測。5.3運(yùn)行中的定期檢測運(yùn)行中設(shè)備的 定期檢測周期按表2的規(guī)定進(jìn)行。5.4特殊情況下的檢測當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異 常時(shí)（如氣體繼電器動(dòng)作，受大電流沖擊或過勵(lì)磁等），或?qū)y試結(jié)果有懷疑時(shí)，應(yīng)立即取油樣進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測出的氣體含量情況，適當(dāng)縮短檢測周期。6 取

14、樣6.1從充油電氣設(shè)備中取油樣6.1.1概述取樣部位應(yīng)注意所取的油樣能代表油箱本體的油。一般應(yīng)在設(shè)備下部的取樣閥門取油樣，在特殊情況 下，可在不同的取樣部位取樣。取樣量，對大油量的變壓器、電抗器等可為50ml80ml，對少油量的設(shè)備要盡量少取，以夠用為限。6.1.2取油樣的容器 表2 運(yùn)行中設(shè)備的定期檢測周期設(shè)備名稱設(shè)備電壓等級和容量檢測周期變壓器和電抗器電 壓330KV及以上容量240MVA及以上所有發(fā)電廠升壓變壓器3個(gè)月一次電 壓220KV及以上容量120MVA及以上3個(gè)月一次電 壓66KV及以上容量8MVA及以上1年一次電 壓66KV及以下容量8MVA及以下自行規(guī)定互感器電 壓66KV及

15、以上（13）年 一次套管必要時(shí)注：制造廠規(guī)定不取樣的全密封互感 器，一般在保證期內(nèi)不做檢測。在超過保證期后，應(yīng)在不破壞密封的情況下取樣分析應(yīng)使用密封良好的玻璃注射器取油樣。當(dāng)注射器充有油樣時(shí)，芯子能按油體積隨溫度的變化自由滑 動(dòng)，使內(nèi)外壓力平衡。6.1.3取油樣的方法從設(shè)備中取油樣 的全過程應(yīng)在全密封的狀態(tài)下進(jìn)行，油樣不得與空氣接觸。對電力變壓器及電抗器，一般可在運(yùn)行中取樣。對需要設(shè)備停 電取樣時(shí)，應(yīng)在停運(yùn)后盡快取樣。對可能產(chǎn)生負(fù)壓的密封設(shè)備，禁止在負(fù)壓下取樣，以防止負(fù)壓進(jìn)氣。設(shè)備的取樣閥門 應(yīng)配上帶有小嘴的連接器，在小嘴上接軟管。取樣前應(yīng)排除取樣管路中及取樣閥門內(nèi)的空氣和“死油”，所用的膠管

16、應(yīng)盡可能的短，同時(shí)用設(shè)備本體的油沖洗管路 （少油量設(shè)備可不進(jìn)行此步驟）。取油樣時(shí)油流應(yīng)平緩。用注射器取樣時(shí)，最好在注射器與軟管之間接一小型金屬三通 閥，如圖1所示。按下述步驟取樣：將“死油”經(jīng)三通閥排掉；轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥使少量油進(jìn)入注射器；轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥并推 壓注射器芯子，排除注射器內(nèi)的空氣和油；轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥使油樣在靜壓力作用下自動(dòng)進(jìn)入注射器（不應(yīng)拉注射器芯子，以免吸入空氣或?qū)τ蜆用摎猓?。?dāng)取到足夠的油 樣時(shí)，關(guān)閉三通閥和取樣閥，取下注射器，用小膠頭封閉注射器（盡量排盡小膠頭內(nèi)的空氣）。整個(gè)操作過程應(yīng)特別注意保持注射器芯子的干凈，以免卡塞。6.2從氣體繼電器放氣嘴取氣樣6.2.1概述當(dāng)氣體繼電器 內(nèi)有故障

17、氣體聚集時(shí)，應(yīng)取氣樣進(jìn)行色譜分析。這些氣體的組分和含量是判斷設(shè)備是否存在故障及故障性質(zhì)的重要依據(jù)之一。為減少不同組分有不同回溶率的影響， 必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)取出氣樣，并盡快分析。6.2.2取氣樣的容器應(yīng)使用密封良 好的玻璃注射器取氣樣。取樣前應(yīng)用設(shè)備本體油潤濕注射器，以保證注射器潤滑和密封。6.2.3取氣樣的方法取氣樣時(shí)應(yīng)在 氣體繼電器的放氣嘴上套一小段乳膠管，乳膠管的另一頭接一個(gè)小型金屬三通閥與注射器連接（要注意乳膠管的內(nèi)徑，乳膠管、氣體繼電器的放氣嘴與金屬三通閥連 接處要密封）。操作步驟和連接方法如圖1所示：轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥，用氣體繼電器內(nèi)的氣體沖洗連接管路及注射器（氣體量少時(shí)可不進(jìn)行此步驟

18、）； 轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥，排空注射器；再轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥取氣樣。取樣后，關(guān)閉放氣嘴，轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥的方向使之封住注射器口，把注射器連同三通閥和乳膠管一起取下來，然后再取 下三通閥，立即該用小膠頭封住注射器（盡可能地排盡小膠頭內(nèi)的空氣）。取氣樣時(shí)應(yīng)注意 不要讓油樣進(jìn)入注射器并注意人身安全。6.3樣品的保存和運(yùn)輸油樣和氣樣應(yīng)盡快進(jìn)行分析，為避免氣體逸散，油樣保存期不得超過4d,氣樣保存期應(yīng)更短些。在運(yùn)輸過程及分析前的放置時(shí)間內(nèi)，必須保證注射器的芯子不卡澀。油樣和氣樣都必 須密封和避光保存，在運(yùn)輸過程中應(yīng)盡量避免劇烈振蕩。油樣和氣樣空運(yùn)時(shí)要避免氣壓變化的影響。6.4樣品的標(biāo)簽取樣后的容器應(yīng) 立即貼上標(biāo)簽。推薦的標(biāo)簽格

19、式見附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）7 從油中脫出溶解氣體7.1脫氣方法分類利用氣相色譜法分析油中溶解氣體，必須將溶解的氣體從油中脫出來，再注入色譜儀進(jìn)行組分和含量 的分析。目前常用的脫氣方法有溶解平衡法和真空法兩種。根據(jù)取得真空的方法不同，真空法又分為水銀托里托利真空法和機(jī)械真空法兩種。常用的是機(jī)械真空法。機(jī)械真空法屬 于不完全的脫氣方法，再油中溶解度越大的氣體脫出率越低，而在恢復(fù)常壓的過程中氣體都有不同程度的回溶。溶解度越大的組分回溶越多。不同的脫氣裝置或同一 裝置采用不同的真空度，將造成分析結(jié)果的差異。因此使用機(jī)械真空法脫氣，必須對脫氣裝置的脫氣率進(jìn)行校核。7.2脫氣裝置的密封性脫氣裝置應(yīng)保證 良好

20、的密封性，真空泵抽氣裝置應(yīng)接入真空計(jì)以監(jiān)視脫氣前真空系統(tǒng)的真空度（一般殘壓不應(yīng)高于40Pa），要求真空系統(tǒng)在泵停止抽氣的情況下，在2倍脫氣所需的時(shí)間內(nèi)殘壓無顯著上 升。用于溶解平衡法的玻璃注射器，應(yīng)對其密封性進(jìn)行檢查。7.3脫氣率為了盡量減少因脫氣這一操作環(huán)節(jié)所造成的分析結(jié)果的差異， 使用不完全脫氣方法時(shí)，應(yīng)測出所使用的脫氣裝置對每種被測氣體的脫氣率，并使用脫氣率將分析結(jié)果換算到油中溶解的各種氣體的實(shí)際含量。各組分脫氣率i的定義是ig，i/o，i （1）式 中：g，i脫出氣體中某組分的含量，L/Lo，i油樣中原有某組分的含量，L/L可用已知各組 分的濃度的油樣來校核脫氣裝置的脫氣率。因受油的粘

21、度，溫度，大氣壓力等因素的影響，脫氣率一般不容易測準(zhǔn)。即使是同一臺(tái)脫氣裝置，其脫氣率也不會(huì)是一個(gè) 常熟，因此，一般采用多次校核的平均值。7.4常用的脫氣方法7.4.1溶解平衡法機(jī)械振蕩法溶解平衡法目 前使用的是機(jī)械振蕩方式，其重復(fù)性和再現(xiàn)性能滿足要求。該方法的原理是：在恒溫條件下，油樣在和洗脫氣體構(gòu)成的密閉系統(tǒng)內(nèi)通過機(jī)械振蕩，使油中溶解氣體在 氣、液兩相達(dá)到分配平衡。通過測試氣相中各組分濃度，并根據(jù)平衡原理導(dǎo)出的奧斯特瓦爾德（Ostwald）系數(shù)計(jì)算出油中溶解氣體各組分濃度。奧斯特瓦爾德系數(shù)定義為：KiCo,i/Cg,i （2）式中：Co,i在 平衡條件下，溶解在油中組分i的濃度，L/L Cg

22、,i在 平衡條件下，氣相中組分i的濃度，L/LKi組分i的奧斯特瓦爾德系數(shù)各種氣體在礦 物絕緣油中的奧斯特瓦爾德系數(shù)見表3. 奧斯特瓦爾德系數(shù)與所涉及到的氣體組分的實(shí)際分壓無關(guān)，而且假設(shè)氣相和液相出在相同溫度下。由 此引起的誤差將不會(huì)影響判斷結(jié)果。表3各種氣體在礦物絕緣油中的奧斯 特瓦爾德系數(shù)Ki標(biāo)準(zhǔn)溫度，H2N2O2COCO2CH4C2H2C2H4C2H6GB/T 17623-19981）500.060.090.170.120.920.391.021.462.30IEC 60599-19992）200.050.090.170.121.080.431.201.702.40500.050.090

23、.170.121.000.400.901.401.801） 國產(chǎn)油測試的平均值2） 這是從國際上幾種最常用的牌號的變壓器油得到的一些數(shù)據(jù)的平均值。實(shí)際數(shù)據(jù)與表中的這些數(shù)據(jù)會(huì)有些不 同，然而可以使用上面給出的數(shù)據(jù)，而不影響從計(jì)算結(jié)果得出結(jié)論7.4.2 真空法變徑活塞泵全脫氣法真空法變徑 活塞泵全脫氣法是利用大氣壓與負(fù)壓交替對變徑活塞施力的特點(diǎn)（活塞起了類似托普勒泵中水銀反復(fù)上下移動(dòng)，多次擴(kuò)容脫氣、壓縮集氣的作用），借真空與攪拌作 用并連續(xù)補(bǔ)入少量氮?dú)猓ɑ驓鍤猓┑矫摎馐?，使油中溶解氣體迅速析出的洗脫技術(shù)。此技術(shù)可加速氣體轉(zhuǎn)移，克服了集氣空間死體積對脫出氣體收集程度的影響，提 高了脫氣率，實(shí)現(xiàn)了以真

24、空法為基本工作原理的全脫氣。7.5脫氣裝置的操作要點(diǎn)脫氣這一環(huán)節(jié)是油中溶解氣體分析結(jié)果差異的主要來源。故要達(dá)到本導(dǎo)則第8.6所要求的平行試驗(yàn)的一致性，必須首先保證脫氣結(jié)果的重復(fù)性。因脫氣裝置的結(jié) 構(gòu)不同，容量不同，故而對用油量不作統(tǒng)一規(guī)定，但同一裝置的每次試驗(yàn)應(yīng)盡可能地使用同樣的油量。必須測出使用油樣的體積與脫出氣體的體積，至少精確到兩位 有效數(shù)字。為了提高脫氣效率和降低測試的最小檢知濃度，對真空脫氣法一般要求脫氣室體積和進(jìn)油樣體積相差越 大越好。對溶解平衡法，在滿足分析進(jìn)樣量要求的前提下，應(yīng)注意選擇最佳的氣、液兩相體積比脫氣裝置應(yīng)與取 樣容器連接可靠，防止進(jìn)油時(shí)帶入空氣。氣體自油中脫出后應(yīng)盡

25、快轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)氣瓶或玻璃注射器中去，以免氣體與脫過氣的油接觸時(shí)，因各組分 有選擇性地回溶而改變其組成。脫出的氣樣應(yīng)盡快進(jìn)行分析，避免長時(shí)間地儲(chǔ)存而造成氣體逸散。要注意排凈前一 個(gè)油樣在脫氣裝置中的殘油和殘氣，以免故障氣含量較高的油樣污染下一個(gè)油樣。8 氣體分析方法8.1分析對象從油中得到的溶解氣體的氣樣及從氣體繼電器所取的氣樣， 均用氣相色譜儀進(jìn)行組分和含量的分析。分析對象為：氫（H2）；甲烷（CH4）;乙烷（C2H6）;乙烯（C2H4）;乙炔（C2H2）；一氧化碳（CO）；二氧化碳（CO2）。一般對丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丙炔（C3H4）（以上三者統(tǒng)稱為C3）不要求作分析。在計(jì)算總烴

26、含量時(shí)，不計(jì)C3的含量。如果已經(jīng)分析出結(jié)果來，應(yīng)做記錄，積累數(shù)據(jù)。氧（O2）、氮（N2）雖不 作判斷指標(biāo)，但可作為輔助判據(jù)，對其應(yīng)盡可能地分析。8.2對氣相色譜儀的要求表4色譜儀的最小檢知濃度L/L氣體組分最小檢知濃度C2H20.1H25CO20CO230氣相 色譜儀應(yīng)滿足下列要求：a） 色譜柱對所檢測組分的分離度應(yīng)滿足定量分析要求b） 儀器基線穩(wěn)定，有足夠的靈敏度。對油中溶解氣體各組分的最小檢知濃度見表4.c） 用轉(zhuǎn)化法在氫火焰離子化檢測器上測定CO、CO2時(shí)，應(yīng)對鎳觸媒將CO、CO2轉(zhuǎn)化為甲烷的轉(zhuǎn)化率作考察。可能影響轉(zhuǎn)化率的因素是鎳觸媒的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化溫度和色譜柱容量。推薦適合上述 分析要求的

27、氣相色譜儀流程圖舉例見表5表5色譜儀流程圖舉例序號典型流程圖說明1一次進(jìn)樣，針 閥調(diào)節(jié)分流比TCD：檢測H2、O2（N2）FID1：檢測烴類氣體FID2：檢測CO、CO228.3符號標(biāo)志本章中使用下述符號標(biāo)志：Ai -組分i在積分儀上給出的峰面積，VS；Ai,s外標(biāo)物組分i在積分儀上給出的峰面積，VS；Ci油 中組分i的濃度，L/L；Ci，s外標(biāo)物組分i的濃度，L/L；Ci，g被測氣體中組分i的濃度，L/L；ki組 分I的奧斯特瓦爾德系數(shù)；p脫出氣體的壓力（脫氣時(shí)的大 氣壓），kP；t試驗(yàn)時(shí)的室溫，Vg脫出氣體在壓力為101.3Mpa、溫度為20時(shí)的體積，mL；Vg脫出氣體在試驗(yàn)壓力下，溫度為

28、t時(shí)的實(shí)測體積，mL；V”g試驗(yàn)壓力下，50時(shí)的平衡氣體體積，mL；Vo被脫氣油在溫度為20時(shí)的體積，mL；Vo被脫氣油在溫度為t時(shí)的實(shí)測體積，mL；V”o被脫氣油在溫度為50時(shí)的體積，mL；Vd自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣時(shí)所用底氣體積，mL；Vi,s 自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣時(shí)所取純組分i氣體的體積，mL；i脫氣裝置對組分i的脫氣率。8.4氣體分析步驟8.4.1進(jìn)樣通常使用注射器進(jìn)樣。應(yīng)選擇氣密性好并經(jīng)過校準(zhǔn)的注射器，以保證良好的進(jìn)樣體積的準(zhǔn)確性。對懷疑 有故障的設(shè)備，至少應(yīng)兩次進(jìn)樣，取其平均值。8.4.2儀器的標(biāo)定用外表法對各 組分進(jìn)行定性和定量分析。用測量每個(gè)組分的保留時(shí)間對各組分定性。用測量其色譜峰面積或峰高進(jìn)

29、行定量。影響色譜儀靈敏 度的因素有很多，為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)在儀器穩(wěn)定的情況下，在分析的當(dāng)天，用外標(biāo)氣樣進(jìn)行兩次標(biāo)定，取其平均值。兩次標(biāo)定的誤差應(yīng)符合8.6的要求。對外標(biāo)氣樣的要求如下：a） 有國家計(jì)量部門認(rèn)證的單位專門配置并經(jīng)準(zhǔn)確標(biāo)定的混合氣樣。b） 對各測定組分有適當(dāng)濃度【標(biāo)準(zhǔn)氣樣的參考濃度范圍見附錄D（提示的附錄）】c） 在有效期內(nèi)使用。自配標(biāo)準(zhǔn)氣是指用已知濃度的“純”氣樣自行配制的“標(biāo)準(zhǔn)” 氣樣。一般用于對氫氣的標(biāo)定。自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣可以用特制的大容量配氣瓶或100ml玻璃注射器。以載氣為底氣，注入定量的“純氣”，混合均勻后即可使用。配氣用的所有容器及注射器的真實(shí)容積都必須用蒸餾水稱

30、重法精確校 準(zhǔn)。配好的氣樣一般不宜在配氣容器中長時(shí)間儲(chǔ)存，以免因氣體逸散而影響標(biāo)定的準(zhǔn)確性。自配標(biāo)準(zhǔn)氣樣的 濃度按下式計(jì)算：Ci，sVi,s/ （Vd+ Vi,s）106 （3）為了提高分析的準(zhǔn)確度，除氫以外，一律采用混合標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行標(biāo)定。用注射器進(jìn)樣時(shí)，儀器的標(biāo)定和組分測定必須用同一注射 器，并且進(jìn)樣體積應(yīng)相同，以減少誤差。8.4.3色譜峰面積的測量各組分峰面積 最好用積分儀測量，也可以用測量峰高和半高峰寬來計(jì)算。為保證半高峰寬測量的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用較快的記錄紙速，并最好采用讀書放大鏡。如果同一組分的半高峰 寬在標(biāo)定氣體和所分析的樣品濃度范圍內(nèi)變化不大，則可以只測量若干個(gè)該組分的半高峰寬，以其

31、平均值作為計(jì)算的依據(jù)。在使用工作站 積分儀測量峰面積時(shí)，應(yīng)注意色譜峰處理參數(shù)設(shè)置要合理，要定期用外標(biāo)氣樣校驗(yàn)保留時(shí)間。8.4.4分析結(jié)果的表示方法a） 油中溶解氣體分析結(jié)果，用在壓力為101.3Kpa、溫度為20下每升油中所含個(gè)氣體組分的 微升數(shù)（L/L）來表示。氣體繼電器中的氣體分析結(jié)果，用在壓力為101.3Kpa、溫度為20下每升氣體中所含個(gè)氣體組分的微升數(shù)（L/L）來表示。b） 分析結(jié)果的記錄符號：“0”表示未測出數(shù)據(jù)“”表示對該組分未作分析。c）實(shí)測數(shù)據(jù)記錄兩位有效數(shù)字d）對脫出的氣體，應(yīng)換算到壓力為101.3kpa，溫度為20時(shí)的體積Vg。換算公式為： Vg= Vgp/101.329

32、3/（273t） （4）e）對所用油樣的體積也應(yīng)換算到壓力為101.3kpa，溫度為20時(shí)的體積Vo。換算公式為：Vo= Vo10.0008（20t）式中：0.0008油樣的熱膨脹系 數(shù)。8.5分析結(jié)果的計(jì)算8.5.1計(jì)算各組分濃度：采用混合標(biāo)氣時(shí)：即外標(biāo)物與被測組分一致時(shí)，采用下式計(jì) 算各組分濃度Ci：Ci1/iVg/ VoAi/ Ai,sCi，s （6）8.5.2溶解平衡法計(jì)算方法a） 將室溫、試驗(yàn)壓力下平衡的氣體體積Vg校正到50、試驗(yàn)壓力下的體積V”g：V”gVg323/（273t） （7）b） 將室溫、試驗(yàn)壓力下的油樣體積Vo校正到50、試驗(yàn)壓力下的體積V”o：V”oVo10.000

33、8（50t） （8）C）按下式計(jì)算油中溶解氣體各組分 濃度：Ci0.929p/101.3Ci，sAi/ Ai,s（kiV”g/ V”o）（9）式中：0.929油樣中溶解氣體從50校正到20時(shí)的校正系數(shù)。8.5.3真空法計(jì)算法a）按式（4）將在試驗(yàn)壓力下，溫度時(shí)的氣體 體積Vg校正到壓力為101.3kpa、溫度為20下的體積Vg。b）按式（5）將在試驗(yàn)壓力下，溫度時(shí)的油樣體積Vo校正到壓力為101.3kpa、溫度為20下的體積Vo。c）計(jì)算油中溶解氣體各組分的濃 度CiCi，sAi/ Ai,sVg/Vo （10）8.5.4氣體繼電器中氣體濃度的計(jì)算方法分析氣體繼電器中的游離氣體時(shí)，采用下式計(jì)算各

34、組分氣體濃 度Ci，g：Ci，gCi，sAi/ Ai,s （11）8.6試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性本試驗(yàn)方法從 取油樣到取得分析結(jié)果之間操作環(huán)節(jié)較多，應(yīng)力求減少每個(gè)操作環(huán)節(jié)可能帶來的誤差。對同一氣樣的多 次進(jìn)樣的分析結(jié)果，應(yīng)在其平均值的1.5以內(nèi)（可以C2H4為代表）。應(yīng)檢驗(yàn)配氣裝置及操作方法的重復(fù)性，要求配氣結(jié)果的重復(fù)性在平均值的2.5以內(nèi)。對分析結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性的要求是：同一試驗(yàn)室的兩個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)C2H2含量在5L/L以下時(shí)，相差不應(yīng)大于0.5L/L；對于其他氣體，當(dāng)含量在10L/L以下時(shí)，相差不應(yīng)大于1L/L；當(dāng)含量在10L/L以上時(shí)，不應(yīng)大于平均值的10。不同試驗(yàn)室間的平行試驗(yàn)

35、結(jié)果相差不應(yīng)大于平均值的30。8.7 檢測油中溶解氣體的其他儀 器8.7.1便攜式檢測儀便攜式檢測儀便 于現(xiàn)場運(yùn)行人員及時(shí)了解設(shè)備油中溶解氣體的狀況，作為進(jìn)一步試驗(yàn)或檢測的基礎(chǔ)。當(dāng)要求準(zhǔn)確地確 定氣體組分和含量時(shí)，要在實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀進(jìn)行分析8.7.2在線式監(jiān)測儀在線檢測有利于隨時(shí)監(jiān)視油中溶解氣體含量，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)可及時(shí)聲光報(bào)警。常用的在線監(jiān) 測儀根據(jù)測量對象，可分為三種類型：測氫氣、測總可燃?xì)怏w（氫、一氧化碳和總烴之和）和測烴類氣體各組分。在線監(jiān)測儀應(yīng)能 長期穩(wěn)定運(yùn)行，避免誤報(bào)警。對在線監(jiān)測儀應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定。所有的在線監(jiān)測 儀在出現(xiàn)聲光報(bào)警時(shí)，都必須由實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀分析電氣設(shè)備油中溶

36、解氣體的組分和含量，再進(jìn)行進(jìn)一步判斷。9 故障的識別9.1概述正常運(yùn)行時(shí)，充油電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣油和有機(jī)絕緣材料，在熱和電的作用下，會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn) 生少量的各種低分子烴類氣體及一氧化碳、二氧化碳等氣體。在熱和電故障的情況下，也會(huì)產(chǎn)生這些氣體。這兩種來源的氣體在技術(shù)上不能分離，在數(shù)值上也沒有嚴(yán) 格的界限。而且與負(fù)荷、溫度、油中的含水量、油的保護(hù)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，以及取樣和測試的許多可變因素有關(guān)。因此在判斷設(shè)備是否存在故障及其故障的嚴(yán)重程度 時(shí)，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史狀況和設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷。有時(shí)設(shè)備內(nèi)并不存在故障，而由于其他原因，在油中也會(huì)出現(xiàn)上述氣體，要注 意這些可

37、能引起誤判斷的氣體來源（見4.3）此外，還應(yīng)注意油冷卻系統(tǒng)附屬設(shè)備（如潛油泵）的故障產(chǎn)生 的氣體也會(huì)進(jìn)入到變壓器本體的油中。表6對出廠和新投運(yùn)的設(shè)備氣體含量的要求 L/L 9.2出廠和新投運(yùn) 的設(shè)備氣體變壓器和電抗器互 感器套管氫1050150乙炔000總烴201010對新出廠和新投運(yùn)的變壓器和電抗器要求為：出廠試驗(yàn)前后的兩次試驗(yàn)結(jié)果，以及投運(yùn)前后的兩次分析 結(jié)果不應(yīng)有明顯的區(qū)別。此外，氣體含量應(yīng)符合表6的要求。9.3運(yùn)行中設(shè)備油中溶解氣體的注意值9.3.1油中溶解氣體組分含量注意值運(yùn)行中設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量超過表7和表8所列數(shù)值時(shí)，應(yīng)引起注意。表7（a）變壓器、電抗器和套管油中溶解氣體含量的

38、注意值 L/L設(shè)備氣體組分含量330kv及以上220kv及以下變壓器和電抗器總烴150150乙炔15氫150150一氧化碳（見10.3）（見10.3）二氧化碳（見10.3）（見10.3）套管甲 烷100100乙 炔12氫500500注：1. 該表所列不適用于從氣體繼電器放氣嘴取出的氣樣（見第11章）2. 關(guān)于330kv及以上電抗器的判斷方法 見第9.3.1b表8電流互感器和電壓互感器油中溶解氣體含量的注意值 L/L設(shè)備氣體組分含量220kv及以上110kv及以下電流互感器總烴100100乙炔12氫150150電壓互感器總 烴100100乙 炔23氫150150在識別設(shè)備是否存在故障時(shí)，不僅要考

39、慮油中溶解氣體含量的絕對值，還應(yīng)注意：a） 注意值不是劃分設(shè)備有無故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氣體濃度達(dá)到注意值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行追蹤分析，查明原因。b） 對330kv及以上的電抗器，當(dāng)出現(xiàn) 痕量（小于1L/L）乙炔時(shí)也應(yīng)引起注意；如氣體分析已出現(xiàn)異常，但判斷不至于危及繞組和鐵芯安全時(shí)，可 在超過注意值較大的情況下運(yùn)行c） 影響電流互感器和電容式套管油中氫氣含量的因素較多（見4.3），有的氫氣含量雖低于表中的數(shù)值，但有增長趨勢，也應(yīng)引起注意；有的只有氫氣含量超過表中數(shù)值，若無明顯增長趨勢，也可判斷為正常。d） 注意區(qū)別非故障情況下的氣體來源，進(jìn)行綜合分析（見4.3）9.3.2設(shè)備中氣體增長率注意值僅僅根據(jù)分析結(jié)

40、 果的絕對值是很難對故障的嚴(yán)重性做出正確判斷的。因?yàn)楣收铣３Ｒ缘湍芰康臐摲怨收祥_始，若不及時(shí)采取相應(yīng)措施，可能會(huì)發(fā)展成較嚴(yán)重的高能量的故障。因 此，必須考慮故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率與故障能量消耗大小、故障部位、故障點(diǎn)的溫度等情況有直接關(guān)系。推薦下列兩種 方式來表示產(chǎn)氣速率（未考慮氣體損失）a）絕對產(chǎn)氣速率：即每運(yùn)行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按下式計(jì)算：a（Ci，2Ci，1）/ tm/ （12）式中：a絕對產(chǎn)氣速率，mL/d;Ci，2第二次取樣測得油中某氣體濃度，L/L;Ci，1第一次取樣測得油中某氣體濃度，L/L;t二次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，dm設(shè)備總油量，t；

41、油的密度，t/m3.變壓器和電抗器絕對產(chǎn)氣速率的注意值如表9所示。b）相對產(chǎn)氣速率，即每運(yùn)行月（或 折算到月）某種氣體含量增加原有值的百分?jǐn)?shù)的平均值，按式（13）計(jì)算：r（）（Ci，2Ci，1）/ Ci，11/t100 （13）式中：r相對 產(chǎn)氣速率，/月Ci，2第二次取樣測得油中某氣體濃度，L/L;Ci，1第一次取樣測得油中某氣體濃度，L/L;t二次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，月表9 絕對產(chǎn)氣速率的注意值mL/d氣體組分開放式隔膜式總烴612乙炔0.10.2氫510一氧化碳50100二氧化碳100200注：當(dāng)產(chǎn)氣速率達(dá)到注意值 時(shí)，應(yīng)縮短檢測周期，進(jìn)行追蹤分析。相對產(chǎn)氣速率也可以用來判斷充

42、油電氣設(shè)備內(nèi)部的狀況。總烴的相對產(chǎn)氣速率大于10時(shí)，應(yīng)引起注意。對總烴起始含量很低的設(shè)備，不宜采用此判據(jù)。產(chǎn)氣速率在很大 程度上依賴于設(shè)備類型、負(fù)荷情況、故障類型和所有絕緣材料的體積及老化程度，應(yīng)綜合這些情況進(jìn)行綜合分析。判斷設(shè)備狀況時(shí)，還應(yīng)考慮到呼吸系統(tǒng)對氣體的逸 散作用對懷疑氣體含量有緩慢增長趨勢的設(shè)備，使用在線監(jiān)測儀隨時(shí)監(jiān)視設(shè)備的氣體增長情況是有益的，以便 監(jiān)視故障發(fā)展趨勢。10 故障類型的判斷10.1特征氣體法根據(jù)第4章所述的基本原理和表1所列的不同故障類型產(chǎn)生的氣體可推斷設(shè)備的故障類型。10.2 三比值10.2.1在熱動(dòng)力學(xué)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，推薦 改良的三比值（五種氣體的三種比值）作為

43、判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。改良三比值法是三比值以不同的編碼表示，編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見表10和表11. 表10編碼規(guī)則氣體比值范圍比值范圍的編碼C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.10100.111000.17。當(dāng)懷疑故 障涉及到固體絕緣材料時(shí)（高于200），可能CO2/CO3,必要時(shí)， 應(yīng)從最后一次的測試結(jié)果中減去上一次的測試數(shù)據(jù)，重新計(jì)算比值，以確定故障是否涉及到了固體絕緣。當(dāng)懷疑紙或紙板 過度老化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)販y試油中糠醛含量，或在可能的情況下測試紙樣的聚合度。10.4 判斷故障類型的其他方法10.4.1比值O2/N2一般在油中都溶解有O2和N2，這是 油在

44、開放式設(shè)備的儲(chǔ)油罐中與空氣作用的結(jié)果，或密封設(shè)備泄露的結(jié)果。在設(shè)備里，考慮到O2和N2的相對 溶解度，油中O2/N2的比值反映空氣的組成，接近0.5.運(yùn)行中由于油的氧化或紙的老化，這個(gè)比值可能降低，因?yàn)镺2的消 耗比擴(kuò)散更迅速。負(fù)荷和保護(hù)系統(tǒng)也可能影響這個(gè)比值。但當(dāng)O2/N22，認(rèn)為是有載調(diào)壓污染的跡象。這種情況可利用比較主油箱和儲(chǔ)油罐的油中溶解氣體濃度來確定。氣 體比值和乙炔濃度值依賴有載調(diào)壓的操作次數(shù)和產(chǎn)生污染的方式（通過油或氣）。10.4.3氣體比值的圖示法利用氣體的三比值，在立體坐標(biāo)圖上建立的立體圖示法可方便地直觀不同類型故障的發(fā)展趨勢。利用CH4、C2H2和C2H4的相對含量，在三角形坐標(biāo)圖上判斷故障類型的方法也可輔助這種判斷。見附錄F（提示的附錄）。10.5 判斷故障的步驟10.5.1出廠前的設(shè)備按9.2的規(guī)定進(jìn)行比較，并注意積累數(shù)據(jù)。當(dāng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果懷疑有故障時(shí)，應(yīng)結(jié)合其他檢查性試驗(yàn)進(jìn)行綜合判斷。10.5.2運(yùn)行中的設(shè)備a）將試驗(yàn)結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)（總 烴、甲烷、乙炔、氫）與表7和表8列出的油中溶解氣體含量注意值作 比較，同時(shí)注意產(chǎn)氣速率，與表9列出的產(chǎn)氣速率注意值作比較。短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加，但