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电力变压器内部常见故障与油中气体的关系

时间：2020-08-07

变压器内部故障方式主要是机械的、热的和电的三种类型，而又以后两种为主，且机械性故障常以热的或电的故障形式表现出来。

①热性故障

热性故障是由于热应力所造成的绝缘加速劣化，具有中等水平的能量密度。过热故障的原因系分接开关接触不良引起的为50%；铁芯多点接地和局部短路或漏磁环流占33%；导线过热和接头不良或紧固件松动占14.4%；因局部油道堵塞造成局部散热不良约占2.6%。若热应力只引起热源处绝缘油分解时，所产生的特征气体主要是CH4、C2H4，其和占总烃的80%，且随故障点温度升高C2H4所占比例将增加，例如78台高温过热((>700℃)故障变压器C2H4占总烃的比例平均为62.5%。其次是C2H6和H2，据统计C2H6一般低于总烃的20%。高、中温过热H2占氢烃((H2+C1+C2)总量的25%以下，只有低温过热时，一般为30%左右，这是由于烃类气体随温度上升增长较快所致。过热故障一般不产生C2H2，只在严重过热时才产生微量，其最大含量也不超过总烃的6%。当涉及固体材料时则还会产生大量CO，CO2。

②电性故障

在高的电应力作用下造成的绝缘劣化，按能量密度不同分为不同故障类型：

(1)电弧放电，以线圈匝、层间击穿为多见，其次是引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障模式。其特点是产气急剧、量大、尤其是匝、层间绝缘故障，因无先兆现象，一般难以预测，最终以突发性事故暴露出来。故障特征气体主要是C2H2，H2，其次是大量C2H4，CH4。由于故障速度发展很快，往往气体来不及溶解于油中就释放到气体继电器内，故油中气体含量往往与故障点位置、油流速度和故障持续时间有很大关系。一般C2H2占总烃20-70%，H2占氢烃的30-90%，绝大多数情况下C2H2高于CH4。

(2)火花放电，常发生在以下情况：引线或套管储油柜对电位未固定的套管导电管放电；引线局部接触不良或铁芯接地片接触不良，而引起放电；分接开关拨叉电位悬浮而引起放电。特征气体也以C2H2、H2为主，因故障能量小，一般总烃含量不高，油中溶解的C2H2在总烃中所占比例可达25-90%，C2H4含量则小于20%，H2占氢烃总量的30%以上。

(3)局部放电，随放电能量密度不同而不同，一般总烃不高，主要成分是H2，其次CH4，通常H2占氢烃的90%以上，CH4占总烃的90%以上。放电能量密度增高时也可出现C2H2，但在总烃中所占比例一般小于2%，这是和上述两种放电现象区别的主要标志。无论那种放电，只要有固体绝缘介入时，就都会产生CO，CO2。

③受潮

当变压器内部进水受潮时，油中水分和含湿气的杂质易形成“小桥”能引起局部放电而产生H2；水份在电场作用下的电解作用和水与铁的化学反应，也可产生大量H2。故障受潮设备中H2在氢烃总量中占比例更高，有时局放和受潮同时存在，且特征气体基本相同，故单靠油中气体分析结果尚难加以区分，必要时要根据外部检查和其它试验结果(如局部放电的测量和油中微量水份分析)加以综合判断。

GB7252-87正是基于以上的分析规定了不同故障类型产生的气体组分如表。

故障类型	主要气体成分	次要气体成分
油过热	CH4/C2H4	H2/C2H6
油和纸过热	CH4/C2H4/CO/CO2	H2/C2H6
油纸中局放	H2/CH4/C2H2/CO	C2H6/CO2
油中火花放电	C2H2/H2
油中电弧	C2H2/H2	CH4/C2H4/C2H6
油纸中电弧	C2H2/H2/CO/CO2	CH4/C2H4/C2H6
受潮或油有气泡	H2