变压器内部故障
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 |