變壓器油中溶解氣體之分析與故障判斷

摘要：變壓器油和纖維絕緣材料在運行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用之影響而老化和分解，產生之氣體大部分溶于油中，但產生氣體之速率是相當緩慢之。陽光電子學校維修專家分析認為：當變壓器內部存在初期故障或形成新之故障條件時，其產氣速率和產氣量則十分明顯，絕大多數之初期缺陷都會出現早期跡象，因此，對變壓器產生氣體進行適當分析即能檢測出故障
 關鍵詞：變壓器 油中溶解氣體 故障判斷

　　隨著變壓器運行時間之延長，變壓器湖南陽光電子學校維修專家認為：也許產生初期故障，油中某些可燃性氣體則是內部故障之先兆，這些可燃氣體可降低變壓器油之閃點，從而引起早期故障。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　變壓器油和纖維絕緣材料在運行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用之影響而老化和分解，產生之氣體大部分溶于油中，但產生氣體之速率是相當緩慢之。陽光電子學校維修專家分析認為：當變壓器內部存在初期故障或形成新之故障條件時，其產氣速率和產氣量則十分明顯，絕大多數之初期缺陷都會出現早期跡象，因此，對變壓器產生氣體進行適當分析即能檢測出故障。陽光電子學校維修專家分析認為：

1、變壓器油中之氣體類別

　　氣相色譜法正是對變壓器油中可燃性氣體進行分析之 切實可行之方法，該方法括從油中脫氣和測量兩個過程。陽光電子學校維修專家分析認為：礦物油是由大約2871種液態碳氫化合物組成之，通常只鑒別絕緣油中之氫氣(H₂)、氧氣(O₂)、氮氣(N₂)、甲烷(CH₄)、一氧化碳(CO)、乙烷(C₂H₆)、二氧化碳(CO₂)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)9種氣體，將這些氣體從油中脫出并經分析，證明它們之存在及含量，即可反映出產生這些氣體之故障類型和嚴重程度。陽光電子學校維修專家分析認為：油在正常老化過程產生之氣體主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)，油絕緣中存在局部放電時(如油中氣泡擊穿)，油裂解產生之氣體主要是氫氣(H₂)和甲烷(CH₄)。陽光電子學校維修專家分析認為：在故障溫度高于正常運行溫度不多時，產生之氣體主要是甲烷(CH₄)，隨故障溫度之升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐漸成為主要物征氣體；當溫度高于1000℃時(如在電弧弧道溫度300℃以上)，油裂解產生之氣體中含有較多之乙炔(C₂H₂)，如果故障涉及到固體絕緣材料時，會產生較多之一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)。陽光電子學校維修專家分析認為：

2、如何判斷電氣設備之故障性質

　　運用五種特征氣體之三對比值判斷電氣設備之故障性質：

(1)C₂H₂/C₂H₄≤0.1　　0.1＜CH₄/H₂＜1

C₂H₄/C₂H₆＜1時，屬變壓器已正常老化。陽光電子學校維修專家分析認為：

(2)C₂H₂/C₂H₄≤0.1　　CH₄/H₂＜0.1

0.1＜C₂H₄/C₂H₆＜1時，屬低能量密度之局部放電，是含氣空腔中之放電，這種空腔是由于不完全浸漬、氣體飽和或高濕度等原因造成之。陽光電子學校維修專家分析認為：

(3)0.1＜C₂H₂/C₂H₄＜1　　CH₄/H₂＜0.1

0.1＜C2H4/C2H6＜1時，屬高能量密度之局部放電(除含氣空腔之放電)，導致固體絕緣之放電痕跡。陽光電子學校維修專家分析認為：

(4)1＜C₂H₂/C₂H₄＜3　　0.1＜CH₄/H₂＜1

C₂H₄/C₂H₆＞3時，有工頻續流之放電、線圈、線餅、線匝之間或線圈對地之間油之電弧擊穿。陽光電子學校維修專家分析認為：

(5)C₂H₂/C₂H₄≈3　　0.1＜CH₄/H₂＜1

C₂H4/C2H6≈3時，屬低能量之放電，隨著火花放電強度之增長，特征氣體之比值逐漸增加到3，故障湖南陽光電子學校維修專家認為：也許是懸浮電位體之連續火花放電或固體材料之間油之擊穿。陽光電子學校維修專家分析認為：

(6)C₂H₂/C₂H₄≤0.1 　0.1＜CH₄/H₂＜1

1＜C₂H₄/C₂H₆＜3時，屬低于150℃之熱故障，氣體主要來自固體絕緣材料之分解，通常是有絕緣層之導線過熱。陽光電子學校維修專家分析認為：

(7)C₂H₂/C₂H₄≤0.1　 1＜CH₄/H₂＜3

C₂H₄/C₂H₆＜1時，屬300℃以下之低溫熱故障。陽光電子學校維修專家分析認為：

(8)C₂H₂/C₂H₄≤0.1 　1＜CH₄/H₂＜3

1＜C₂H₄/C₂H₆＜3時，屬300～700℃之中溫熱故障。陽光電子學校維修專家分析認為：

(9)C₂H₂/C₂H₄≤0.1 　1＜CH₄/H₂＜3

C₂H₄/C₂H₆＞3時，屬高于700℃之高溫熱故障。陽光電子學校維修專家分析認為：

造成(7)、(8)、(9)之主要原因是由于磁通集中引起之鐵芯局部過熱，在實際

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