變壓器內部故障
①熱性故障
熱性故障是由于熱應力所造成的絕緣加速劣化,具有中等水平的能量密度。過熱故障的原因系分接開關接觸不良引起的為50%;鐵芯多點接地和局部短路或漏磁環流占33%;導線過熱和接頭不良或緊固件松動占14.4%;因局部油道堵塞造成局部散熱不良約占2.6%。若熱應力只引起熱源處絕緣油分解時,所產生的特征氣體主要是CH4、C2H4,其和占總烴的80%,且隨故障點溫度升高C2H4所占比例將增加,例如78臺高溫過熱((>700℃)故障變壓器C2H4占總烴的比例平均為62.5%。其次是C2H6和H2,據統計C2H6一般低于總烴的20%。高、中溫過熱H2占氫烴((H2+C1+C2)總量的25%以下,只有低溫過熱時,一般為30%左右,這是由于烴類氣體隨溫度上升增長較快所致。過熱故障一般不產生C2H2,只在嚴重過熱時才產生微量,其最大含量也不超過總烴的6%。當涉及固體材料時則還會產生大量CO,CO2。②電性故障
在高的電應力作用下造成的絕緣劣化,按能量密度不同分為不同故障類型:(1)電弧放電,以線圈匝、層間擊穿為多見,其次是引線斷裂或對地閃絡和分接開關飛弧等故障模式。其特點是產氣急劇、量大、尤其是匝、層間絕緣故障,因無先兆現象,一般難以預測,最終以突發性事故暴露出來。故障特征氣體主要是C2H2,H2,其次是大量C2H4,CH4。由于故障速度發展很快,往往氣體來不及溶解于油中就釋放到氣體繼電器內,故油中氣體含量往往與故障點位置、油流速度和故障持續時間有很大關系。一般C2H2占總烴20-70%,H2占氫烴的30-90%,絕大多數情況下C2H2高于CH4。
(2)火花放電,常發生在以下情況:引線或套管儲油柜對電位未固定的套管導電管放電;引線局部接觸不良或鐵芯接地片接觸不良,而引起放電;分接開關撥叉電位懸浮而引起放電。特征氣體也以C2H2、H2為主,因故障能量小,一般總烴含量不高,油中溶解的C2H2在總烴中所占比例可達25-90%,C2H4含量則小于20%,H2占氫烴總量的30%以上。
(3)局部放電,隨放電能量密度不同而不同,一般總烴不高,主要成分是H2,其次CH4,通常H2占氫烴的90%以上,CH4占總烴的90%以上。放電能量密度增高時也可出現C2H2,但在總烴中所占比例一般小于2%,這是和上述兩種放電現象區別的主要標志。無論那種放電,只要有固體絕緣介入時,就都會產生CO,CO2。
③受潮
當變壓器內部進水受潮時,油中水分和含濕氣的雜質易形成“小橋”能引起局部放電而產生H2;水份在電場作用下的電解作用和水與鐵的化學反應,也可產生大量H2。故障受潮設備中H2在氫烴總量中占比例更高,有時局放和受潮同時存在,且特征氣體基本相同,故單靠油中氣體分析結果尚難加以區分,必要時要根據外部檢查和其它試驗結果(如局部放電的測量和油中微量水份分析)加以綜合判斷。GB7252-87正是基于以上的分析規定了不同故障類型產生的氣體組分如表。
故障類型 | 主要氣體成分 | 次要氣體成分 |
油過熱 | CH4/C2H4 | H2/C2H6 |
油和紙過熱 | CH4/C2H4/CO/CO2 | H2/C2H6 |
油紙中局放 | H2/CH4/C2H2/CO | C2H6/CO2 |
油中火花放電 | C2H2/H2 | |
油中電弧 | C2H2/H2 | CH4/C2H4/C2H6 |
油紙中電弧 | C2H2/H2/CO/CO2 | CH4/C2H4/C2H6 |
受潮或油有氣泡 | H2 |