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变压器油中气体总含量的测定方法概述

时间:2013-08-18 09:41 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:李朝伟 常焕 点击次数:

  随着变压器不断向着高电压、大容量的方向发展,在变压器维护方面,人们不仅重视油中溶解气体分析,以便及时发现变压器内部早期故障,而且对油中气体的总含量也引起了广泛的注意。含氧量高会加速绝缘油的老化并使油氧化,进而腐蚀固体绝缘。有的文献指出,如果运行中保持含氧量小于500?滋L/L时,可以使油老化速率大为减缓,变压器的寿命将延长5倍,如果仍按原寿命计算的话,则可以明显的提高出力。除了氧气的影响外,油中总含气量的大小对变压器的安全运行也是有不可忽视的影响的。对含气量来说,在施加电压时间较短时,即使油中含有大量溶解气体,也不会影响介质的耐压强度。但是它对游离放电却有不可忽视的影响,因为气体可以聚集起来形成气泡,特别是当温度和压力骤然下降而形成气泡时,其影响是较大的。这时,这种气体在电场中被拉成长体,极易发生气体碰撞游离,甚至造成热击穿。这也就是电晕产生的原因。如果气体骤集在高场强的部位,更是极为危险的。

  实践证明,监测并控制变压器油中的气体含量不仅能防止油中气泡和氧气对绝缘的危害,而且把油中含气量的实测数据与不同油保护方式变压器油中正常含气量水平进行比较,可获得设备内部状态的某些信息,特别是与油中溶解气体分析数据综合判断更是有益的。事实上以往人们利用真空脱气法进行油中溶解气体分析时,首先就很重视测定论文部落油中总含气量和含氧量。对于密封变压器,当油中总含气量超过6%,而氧气含量明显增长时,则可能存在大气泄漏于油箱内。如果油中含气量很高(>6%),但含氧量却很低,甚至为零或出现负峰时,则变压器内部可能存在早期热性或电性故障。对于开放式变压器,如果油中含气量超过11%,且氧气含量低于16%时,则预示着设备存在内部故障。如果油中总含气量和含氧量均很高,则可能油中溶解空气过饱和,这随着温度或压力的变化,将会形成大量气泡进入气体继电器而引起动作报警。

  下面介绍几种油中含气量测定的方法。

  1真空法

  早在20世纪70年代国内就采用真空脱气法测量油中总含气量即在油中溶解气体分析过程中的脱气阶段就读出油中总含气量。我国在20世纪80年代制订了YS-C-3-1-84真空脱气法,该方法虽有操作简单、分析速度快的优点,但因受平衡时间、注油速度等因素影响。其重复性较差,且存在气体回溶现象。

  1991年,我国先后发布了DL/T423-1991(采用真空压差法)和DL/T450-1991(采用二氧化碳洗脱法)。真空压差法除了存在与真空脱气法类似的缺点之外,还因真空仪器不易普及的问题而难以推广应用。

  2二氧化碳洗脱法

  二氧化碳洗脱法采用高纯度的二氧化碳气体以极其分散的形式通过一定体积的试样油,将油中溶解的气体洗脱并携带出来,并与二氧化碳同时通过装有氢氧化钾溶液的吸收管,这时二氧化碳被完全吸收,所留下来的溶解气体就进入有精确刻度的量管里,从刻度管可以测得气体的体积数。该测量方法重复性较好,但实际应用表明,两次平行测定结果的精确度一般可以达到DL/T450-1991的要求。但是该方法操作较为繁琐,需使用干冰亦不方便,加之需用水银,易造成分析人员的健康损害。尤其是该方法不能测出油中二氧化碳气体,这对新安装或大修变压器虽影响不大,但对于运行变压器则是不可忽视的,因此也不易推广使用。

  3气相色谱法

  利用气相色谱法测定油中总含气量是DL/T703-1999推荐的方法。如上所述,由于真空压差法和二氧化碳洗脱法推广应用收到局限,因此气相色谱法已成为普遍采用的方法。该方法的原理、分析仪器、流程、脱气方法以及分析手续,实质上与油中溶解气体分析法基本相同。即将定体积的油样加入一个密封系统中,注入该油样中不需测定的惰性气体,如高纯氩气,置于很稳振荡器内充分振动,使油中溶解气体在油、气两相达到动态平衡状态后,取其气相中的气体,利用具有热导池和氢火焰离子化鉴定器的气相色谱仪进行分析,然后根据分配定律计算出油中溶解的气体浓度。对于新安装或运行中无内部故障变压器测定油中含气量时,一般只计入O2、N2、CO和CO2等气体之和。当运行中变压器内部存在严重故障时,则应将氢、烃类气体均一起计入总含气量中。

  DL/T703-1999推荐的方法具有灵敏度高,重复性好的优点,但需另备一套气相色谱系统,这是不经济的。鉴于油中气体总含量测定与油中溶解气体分析一般是同时取样,而且二者均采用震荡脱气和色谱分析法,因此实际应用中应该把他们结合起来,一次完成全分析。实际上只要DGA色谱分析系统能够分离分析包括O2、N2在内的九中油中气体,就能完成油中故障特征气体含量的总气量及其O2/N2比的分析计算。这既节约实验成本,也有利于对设备内部状态进行综合判断。

  最后说明总气量的判断标准。绝缘油中总含气量作为一个质量指标是随着变压器向超高压、大容量发展而提出的,其目的是监控运行中超高压、大容量变压器,使之不存在产生气泡的危险。1976年国际大电网会议认为,当含气量在3%以下时,产生气泡的危险很小,因此,建议采用如下标准,并与含水量互相协调:对电压等级为151kv变压器含气量要求在2%以下;对电压等级为275kv变压器含气量要求在1%以下;对电压等级为500kv变压器含气量要求在0.5%以下。

  我国对于变压器油中含气量,已对投入运行前330kv和500kv变压器做出了明确的规定。虽然对500kv运行中变压器油暂未做明确规定,但一般均控制在2%以下。对于110kv和220kv封闭式变压器,目前国内亦无明确的要求,但实践表明,这些设备运行中油的含气量控制在3%,甚至更低是完全可行的,也是必要的。

 


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