DL T 722-2000 变压器油中溶解气体分析和判断导则

DL/T 722-2000 前 言 分析油中溶解气体的组分和含量是监视充油电气设备安全运行的最有效的措施之一。利用气相色 谱法分析油中溶解气体来监视充油电气设备的安全运行，在我国已有30多年的使用经验。自1986年以 来，由原水利电力部颁发的SD 187-86((变压器油中溶解气体分析和判断导则》，在电力安全生产中发 挥了重要作用，并积累了丰富的实践经验。随着电力生产的发展和科学技术水平的提高，对所使用的分 析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和分析结果的判断及解释均需要加以补充和修订。1998年.在广泛函调征求意见的基础上，写出 了征求意见稿，于1998年H 月召开全国范围的讨论修订会，并组成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 起草小组，根据讨论会的意见， 整理出初稿,1999年，参考新出版的IEC 60599-1999，又对上述初稿进行了反复的修改，并征求了有关 专家的意见，制定了本导则。 本导则自生效之日起，代替原水利电力部颁发的SD 187--86《变压器油中溶解气体分析和判断 导则》n 本导则的附录A和附录B是标准的附录。 本导则的附录C、附录D、附录E、附录F和附录G是提示的附录。 本导则由电力行业电力变压器标准化委员会提出并归口。 本导则起草单位:中国电力科学研究院，辽宁省电力科学研究院，华东电力试验研究院，吉林省电力 科学研究院。 本导则的主要起草人:贾瑞君、范玉华、薛辰东、钱之银、张士诚 本导则由中国电力科学研究院负责解释。 中华人民共和国电力行业标准 变压器油中溶解气体分析和判断导则 DL/T 722---2000 Guide to the analysis and the diagnosis 代替SD 187--86 of gases dissolved in transformer oil 1 范围 本导则推荐了利用气相色谱法分析溶解气休和游离气体的浓度，以判断充油电气设备运行状况的 方法以及建议应进一步采取的措施 本导则适用于充有矿物绝缘油和以纸或层压纸板为绝缘 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的电气设备，其中包括变压器、电抗 器、电流互感器、电仄互感器和油纸套管等。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版木均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 7597 -87 电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法 G B/T 17623---1998 绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法 DL/T 596-1996 电力设备预防性试验规程 IEC 567 1992 从充油电气设备取气样和油样及分析游离气体和溶解气体的导则 IEC 60599 -1999 运行中矿物油浸电气设备溶解气体和游离气体分析的解释导则 3 定义 本导则采用下列定义〔 3.1特征气体 characteristic gases 对判断充油电气设备内部故障有价值的气体.即氢气(H,), 乙炔((’Hz)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO)。 3.2总烃 total hydrocarbon 烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和 3.3游离气体 free gases 非溶解于油中的气体 甲烷(CH)、乙烷(C,Hs)、乙烯(C- H 4 产气原理 4.1 绝缘油的分解 绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物.分子中含有clI,- ,cII‘和(II‘化 学基团，并由C-- C键键合在一起。由电或热故障的结果可以使某些C---I-1键和C -C键断裂，伴随生成 少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重 新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合 中华人民共和国国家经济贸易委员会2000-11一03批准 2001一01- 01实施 DL/T 722-2000 物(X蜡)。故障初期，所形成的气体溶解于油中;当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。碳的固体 颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。 低能量故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C-H键(338 kJ/mol)断裂，主要重新化合 成氢气而积累。对C -C键的断裂需要较高的温度(较多的能量)，然后迅速以C---C键(607 kJ/mol), Cam '键(720 kJ/mol)和 C=C键(960 kJ/mol)的形式重新化合成烃类气体、依次需要越来越高的温 度和越来越多的能量。 乙烯是在高于甲烷和乙烷的温度〔大约为500C)下生成的(虽然在较低的温度时也有少量生成)。 乙炔一般在80O C ^-1 200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合的稳定 产物而积累。因此‘大量乙炔是在电弧的弧道中产生的。当然在较低的温度下(低于800'C )也会有少量 乙炔生成 油起氧化反应时，伴随生成少量CO和COQ，并且CO和CO 能长期积累，成为数量显著的特征 气体。 油碳化生成碳粒的温度在500‘ C -800'C。 哈斯特(Halsterd)用热动力学平衡理论计算出在热平衡状态下形成的气体与温度的关系。热平衡 下的气体分压一温度关系见附录C(提示的附录)。 4.2 固体绝缘材料的分解 纸、层压板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-( )键及Ilb萄糖试键. 它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，井能在较低的温度F重新化合。聚合物裂解的有效温度高于 105 C,，完全裂解和碳化高于300 C，在生成水的同时，生成大量的CO和CO 及少量烃类气体和吠喃化 合物，同时油被氧化 CO和CO:的形成不仅随温度而f随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加 概括 卜述的要点，不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表10 分解出的气体形成气泡，在油里经对流、扩散，不断地溶解在汕中 这些故障气体的组成和含量与故 障的类型及其严重程度有密切关系。因此，分析溶解于油中的气体，就能尽早发现设备内部存在的潜伏 性故障，并可随时监视故障的发展状况 表 L 不同故障类型产生的气体 故障类型 主要气体组分 一 次要气体组分 油过热 油和纸过热 CH?C.H CH,CzH，CO·C02 H?C庄[1, H，CH? 油纸绝缘中局部放电 H2 ,CH?CO C芝H二,C,H..C(): 油中火花放电 仁一H?C,H----一 __ ,C汁七 .CH ，(一().CO, 含量升高(见d.3) cri,.c,H?CJI CH CH. .C步毛 油中电弧 油和纸中电弧 注:进水受潮或油中气泡可能使氢 在变压器里，当产气速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器或储油柜中。当变压器 的气体继电器内出现气体时，分析其中的气休，同样有助于对设备的状况做出判断 4.3 气体的其他来源 在某些情况下，有些气休可能不是设备故障造成的，例如油中含有水，可以与铁作用生成氢。过热的 铁心层间油膜裂解也可生成氢。新的不锈钢中也可能在加1_过程中或焊接时吸附苞而又慢慢释放到油 中。特别是在温度较高、油中有溶解氧时，设备中某些油漆(醇酸树脂)，在某些不锈钢的催化下 甚至‘J 能生成大最的氢。某些改型的聚酞亚胺型的绝缘材料也可生成某此气体而溶解于油中。油在阳光照'11 l 下也可以/l成某些气体。设备检修时，暴露在空气中的油叫吸收空气中的Cc)等。这时，如果不真几、潞 DL/'r 722-2000 油，则油中co:的含量约为300 pL/1,(-Ej周围环境的空气有关)。 另外，某些操作也可生成故障气体，例如:有载调压变压器中切换开关油室的油向变压器主油箱渗 漏，或选择开关在某个位置动作时，悬浮电位放电的影响;设备曾经有过故障，而故障排除后绝缘油未经 彻底脱气，部分残余气体仍留在油中;设备油箱带油补焊;原注人的油就含有某些气体等。 这些气体的存在一般不影响设备的正常运行。但当利用气体分析结果确定设备内部是否存在故障 及其严重程度时，要注意加以区分。 5 检测周期 5.1 投运前的检测 按表2进行定期检测的新设备及大修后的设备，投运前应至少作一次检测。如果在现场进行感应耐 压和局部放电试验，则应在试验后再作一次检测。制造厂规定不取样的全密封互感器不作检测。 5.2 投运时的检测 按表2所规定的新的或大修后的变压器和电抗器至少应在投运后1 d(仅对电压330 kV及以上的 变压器和电抗器、容量在120 MVA及以上的发电厂升压变压器),4 d,10 d,30 d各做一次检测，若无异 常，可转为定期检测。制造厂‘规定不取样的全密封互感器不作检测。套管在必要时进行检测。 表 2 运行中设备的定期检测周期 设 备 名 称 设备电压等级和容量 检 测 周 期 变压器和电抗器 电压330 kV及以上 容量240 MVA及以上 所有发电厂升压变压器 3个月一次 电压 220 kV及以上 容量 120 MVA及以上 6个月一次 电压“kV及以上 容量 8 MVA及以上 电压66 kV及以下 容量8 MVA以F 1年一次 自行规定 互感器 电压66 kV及以上 1年~3年一次 套管 必要时 注:制造厂规定不取样的全密封互感器，一般在保证期内不做检测。在超过保证期后，应在不破坏密封的情况 下取样分析 5.3 运行中的定期检测 运行中设备的定期检测周期按表2的规定进行。 5.4 特殊情况下的检测 当设备出现异常情况时(如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等)，或对测试结果有怀疑时 应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期 6 取样 6.1 从充油电气设备中取油样 6.1.1 概述 取样部位应注意所取的油样能代表油箱本体的油 一般应在设备下部的取样阀门取油样，在特殊情 况下，可在不同的取样部位取样。 取样量，对大油量的变压器、电抗器等可为50 ML-80 MI，对少油量的设备要尽量少取.以够用 vL/T 722--2000 为限 6.1.2 取油样的容器 应使用密封良好的玻璃注射器取油样。当注射器充有油样时，芯子能按油体积随温度的变化自由滑 动，使内外压力平衡。 6.1.3 取油样的方法 从设备中取油样的全过程应在全密封的状态一F进行，油样不得与空气接触。 对电力变压器及电抗器，一般可在运行中取油样。需要设备停电取样时，应在停运后尽快取样。对 可能产生负压的密封设备，禁止在负压下取样，以防止负压进气。 设备的取样阀门应配上带有小嘴的连接器，在小嘴上接软管。取样前应排除取样管路中及取样阀门 内的空气和“死油”，所用的胶管应尽可能的短，同时用设备本体的油冲洗管路(少油量设备可不进行此 步骤)。取油样时油流应平缓。 用注射器取样时，最好在注射器与软管之间接一小型金属花通阀。如图工所示。按下述步骤取样;将 “死油”经三通阀排掉;转动三通阀使少量油进人注射器;转动三通阀并推压注射器芯子，排除注射器内 的空气和油;转动三通阀使油样在静压力作用下自动进人注射器(不应拉注射器芯子，以免吸人空气或 对油样脱气)当取到足够的油样时，关闭只通阀和取样阀，取下注射器，用小胶头封闭注射器(尽量排尽 小胶头内的空气)。整个操作过程应特别注意保持注射器芯子的于净，以免卡涩 6.2 从气体继电器放气嘴取气样 6.2. 1 概述 当气体继电器内有气体聚集时，应取气样进行色谱分析。这些气 体的组分和含量是判断设备是否存在故障及故障性质的重要依据之 一。为减少不同组分有不同回溶率的影响，必须在尽可能短的时间内 取出气样，并尽快进行分析。 6.2.2 取气样的容器 应使用密封良好的玻璃注射器取气样。取样前应用设备本体油 润湿注射器，以保证注射器滑润和密封。 6.2.3 取气样的方法 取气样时应在气体继电器的放气嘴L套一小段乳胶管，乳胶管 的另一头接一个小型金属三通阀与注射器连接(要注意乳胶管的内 径，乳胶管、气体继电器的放气嘴与金属三通阀连接处要密封)。操作 步骤和连接方法如图1所示:转动三通阀，用气体继电器内的气体冲 洗连接管路及注射器(气量少时可不进行此步骤);转动三通阀，排空 注射器;再转动三通阀取气样。取样后，关闭放气嘴，转动三通阀的方 向使之封住注射器n，把注射器连同三通阀和乳胶管一起取下来，然 后再取下三通阀，立即改用小胶头封住注射器(尽可能地排尽小胶头 内的空气) 取气样时应往意不要让油进人注射器并注意人身安全。 6.3 样品的保存和运输 油样和气样应尽快进行分析，为避免气体逸散，油样保存期不得 超过4天，气样保存期应更短些。在运输过程及分析前的放置时间 内，必须保证注射器的芯子不卡涩。 1--连接软管;2一三通阀;3一注射器 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 和故障类型判断方 法见表10和表lio 表 10 编码规则 气体比值 范围 } 。七值范围的编码 }气{，。匕值 } 范围 比值范围的编码 C,H厂CH CH, / H 〔11/(卜1CIHI/CH, CH, /H C,H,/C.H, G0.飞 0 1 O 1 〕’一<3 一 2 I妻0.1一<1 1 0 0 } 诊3 2 {一 : 表n 故障类型判断方法 编码组合 故障类型 判断 { 故障实例 } (参考)C,H,/CH, CH,/Hz CH,/C2Hs 0 0 I 低温过热(低于150 C)一绝缘导QaA,1qAt C.'()和C()的含s} >以 J及M /C()值 2 0 一98zUYA(150--300}Pf:UA(300- 700)升 分接开关接触不良。引线夹件螺丝松动或接 头焊接不良，涡流引起铜过热 铁心漏磁，局部 -A&UA(A11 7000川短路·层间”缘不“，铁心多“接地等 2 1 0,7,2 2 I 0 局部放电 高湿度、高含气量引起油中低能量密度的局 1部放电 z o,1 o,7 ,z 低能放电 一引线对电位未固定的部杯玩压续火花放 }电·分接抽头引线和油隙闪络·不问电位之问 {的油中火花放电或悬浮电位之问的火花放电2 0,1,2 低能放电兼过热 3 0,1 0,7 ,2 iMWVA 3a.i1_In*ArAF$.翼 1}1' t.5}# 一飞丽赢兼而一谁霭器髯路“流‘’起电”’引”“其他z o,t,z 利用三对比值的另一种判断故障类型的方法。是溶解气体分析解释表和解释简表〔见附录E(提示 的附录)〕。 10-2.2 三比值法的应用原则: a)只有根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值有理由判断设备可能存在故障时，气 体比值才是有效的.并应予计算。对气体含量正常，且无增长趋势的设备，比值没有意义 b)假如气体的比值与以前的不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化L。为了得到仅仅相 应于新故障的气体比值，要从最后一次的分析结果中减去_I一次的分析数据，并重新计算比值(尤其是 在(:()和Co:含量较大的情况下)。在进行比较时，要注意在相同的负荷和温度等情况下和在相同的位 置取样。 。)由于溶解气体分析本身存在的试验误差，导致气体比值也存在某些不确定性。利用本导则所述 的方法分析油中溶解气体结果的重复性和再现性见8.6。对气体浓度大于1011./I的气体.两次的测试 误差不应大于平均值的100.而在计算气体比值时，误差提高到20 当气体浓度低于10风月时，误 差会更大，使比值的精确度迅速降低。因此在使用比值法判断设备故ISO性质时.应注意各种可能降低箱 DL/'r 722--2000 确度的因素。尤其是对正常值普遍较低的电压互感器、电流互感器和套管.更要注意这种情况。 10.3 对一氧化碳和二氧化碳的判断 当故障涉及到固体绝缘时，会引起Co和co 含量的明显增长。根据现有的统计资料.固体绝缘的 正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在油中co和CO;的含量上，一般没有严格的界限，规律 也不明显 这主要是山于从空气中吸收的C02固体绝缘老化及油的长期氧化形成Co和Co:的基值过 高造成的 开放式变压器溶解空气的饱和量为10 Y-,，设备里可以含有来自空气中的300 uL/I的CO 在密封设备里，空气也可能经泄漏而进入设备油中，这样，油中的CO:浓度将以空气的比率存在。经验 证明，当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般('ot/CO>7。当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时〔高于 200 C )可能CO,/CO<3，必要时，应从最后一次的测试结果中减去L一次的测试数据，重新计算比位， 以确定故障是否涉及到了固体绝缘。 当怀疑纸或纸板过度老化时，应适当地测试油中糠醛含量，或在可能的情况下测试纸样的聚合度。 10.4 判断故障类M的其它方法 10.4.1 比值()2/N 一般在油中都溶解有02和N，这是油在开放式设备的储油罐中与空气作用的结果.或密封设备泄 漏的结果。在设备里，考虑到O:和N:的相对溶解度，油中0,/N:的比值反映空气的组成，接近。.5。运 行中.由于油的氧化或纸的老化，这个比值可能降低·因为() 的消耗比扩散更迅速。负荷和保护系统也 可影响这个比值。但当02/N,<0. 3时，一般认为是出现氧被极度消耗的迹象。 10.4-2 比值C112/H, 在电力变压器中，有载调压操作产生的气体与低能量放电的情况相符。假如某些油或气体在有载调 压油箱与主油箱之间相通，或各自的储油罐之间相通，这些气体可能污染主油箱的油，并导致误判断。 主油箱中C,H2/H,>2，认为是有载调压污染的迹象。这种情况可利用比较主油箱和储油罐的油中 溶解气体浓度来确定。气体比值和乙炔浓度值依赖于有载调压的操作次数和产生污染的方式(通过油 或气)。 10-4.3 气体比值的图示法 利用气体的三对比值，在立体坐标图上建立的立体图示法可方便地直观不同类型故障的发展趋势.」 利用CHh,CH.和C2H。的相对含量，在二角形坐标图上判断故障类型的方法也可辅助这种判断 见 附录F(提示的附录)。 10.5 判断故障的步骤 10.5.1 出厂前的设备 按9.2的规定进行比较，并注意积累数据 当根据试验结果怀疑有故障时，应结合其他检查性试验 进行综合判断 10-5.2 运行‘f”的设备 ;，)将试验结果的几项主要指标(总烃、甲烷、乙炔、氢)与表7和表8列出的油中溶解气体含量注意 值作比较，同时注意产气速率，与表9列出的产气速率注意值作比较。短期内各种气体含量迅速增加，但 尚未超过表7和表8中的数值，也可判断为内部有异常状况;有的设备因某种原因使气休含量基值较 高，超过表7和表8的注意值‘但增长速率低于表9产气速率的注意值，仍可认为是正常设备。 b)当认为设备内部存在故障时，可用10. 1,10. 2和10.4所述的方法并参考附录C、附录E和附录 F对故障的类TJ进行判断。 () 对 'r化碳和二氧化碳的判断按 !0.3进行。 (1)在气休继电器内出现气体的情况下，应将继电器内气样的分析结果按第11章所述的方法进行 判断 c) }R 仁述结果以及其他检查性试验(如测量绕组直流电阻、空载特性试验、绝缘试验、局部放电 试验和测景微w水分等)的结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况进行综合分析，判断故障的性 DL/T 722--2000 质及部位。根据具体情况对设备采取不同的处理措施(如缩短试验周期，加强监视。限制负荷，近期安排 内部检查，立即停止运行等) 10.6 充油电气设备的典型故障 典型故障实例见附录G(提示的附录) 11 在气体继电器中的游离气体上的应用 在气体继电器中聚集有游离气体时，使用平衡判据 所有故障的产气速率均与故障的能量释放紧密相关。对于能量较低、气体释放缓慢的故障(如低温 热点或局部放电)，所生成的气体大部分溶解于油中，就整体而言.基本处于平衡状态;对于能量较大(如 铁心过热)造成故障气休释放较快，当产气速率大于溶解速率时，可能形成气泡。在气泡土_升的过程中， 一部分气体溶解于油中(并与已溶解于油中的气体进行交换)，改变了所生成气体的组分和含最。未溶解 的气体和油巾被置换出来的气体，最终进人继电器而积累下来;对于有高能量的电弧性放电故障，大量 气休迅速生成、所形成的大量气泡迅速上升并聚集在继电器里，引起继电器报警。这些气体儿乎没有机 会与油中溶解气体进行交换，因而远没有达到平衡 如果长时间留在继电器中，某些组分，特别是电弧性 故障产生的乙炔，很容易溶于油中，而改变继电器里的游离气体组分，甚至导致错误的判断结果〔，因此当 气体继电器发出信号时，除应立即取气体继电器中的游离气体进行色谱分析外，还应同时取油样进行溶 解气体分析，并比较油中溶解气体与继电器中的游离气体的浓度，以判断游离气体与溶解气体是否处于 平衡状态，进而可以判断故障的持续时间和气泡上升的距离。 比较方法是首先要把游离气体中各组分的浓度值，利用各组分的奥斯特瓦尔德系数k，计算出平衡 状况下汕中溶解气体的理论值，再与从油样分析中得到的溶解气体组分的浓度值进行比较。 计一算方法如下: C，=丸CF (工4) 式中:(一 油中溶解组分r浓度的理论值，pL/L; f。J-一继电器中游离气体中组分的!浓度值.1AL/L ; k,-- 组分;的奥斯特瓦尔德系数，见表3a 判断方法如下: 。)如果理论值和油中溶解气体的实测值近似相等，可认为气体是在平衡条件下释放出来的。这里 有两种可能:一种是故障气体各组分浓度均很低，说明设备是正常的。应搞清这些非故障气体的来源及 继电器报警的原因。另一种是溶解气体浓度略高于理论值，则说明设备存在较缓慢地产生气体的潜伏性 故障。 b)如果气体继电器内的故障气体浓度明显超过油中溶解气体浓度，说明释放气体较多，设备内部 存在产生气体较快的故障，应进一步计算气体的增长率。 。)判断故障性质的方法，原则上与油中溶解气体相同.但是如上所述，应将游离气体浓度换算为平 衡状况下的溶解气体浓度，然后计算比值。 12 设备 档案 肢体残疾康复训练教师个人成长档案教师师德档案表人事档案装订标准员工三级安全教育档案 卡片 为r对设备进行长期监视，应建立设备油中溶解气体分析情况档案的卡片。 推荐的设备档案卡片格式见附录B(标准的附录)。 779 DL/'r 722-2000 附 录 A (标准的附录) 样品的标签格式 推荐的样品标签格式如表A1所示。 表 A1 样品的标签 单位 取样容器号 设备名称 产品型号 产品序号 油重 油牌号 AsC 气温 〔、 相对湿度 一 负荷情况 取样原因 取样部位 取样时间 取样人 780 DL/T722一2000 附 录 B (标准的附录) 设备档案卡片格式 设备档案卡片格式见表Bl和表BZ。表BZ置于表Bl的背面 表Bl 油中溶解气体分析档案卡片 型号 电压等级 容量 瞥 油种 制造厂 出厂序号 出厂年月 投运日期 冷却方式 调压方式 油保护方式 取样条件 年、月、日、时 取样原因 妙 负荷 } MVA 含气量 % { 一 组分含盘 拜1/1 H2 O， N， C() C()， CH。 C忍H毛 CZH‘ C:HZ 总烃 C:H， (二3H。 总烃增长 川 /l 实际运行时间 d J泳烃产气率 mL/d 试验报告编号 分析意见 781 DI,/T 722-2000 表 B2 设备其他情况记录 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 782 DL/'r 722--2000 附 录 c (提示的附录) 哈斯特气体分压一温度关系 c1 当充油电气设备存