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1、中华 人 民共和 国 国家标 准 变 压 器 油 中 溶 解 气 体 UD C 6 2 1 . 3 1 5 . 6 1 5 : 6 2 1 . 3 1 4 : 5 4 3 . 2 7 分 析 和 判 断 导 则 G B 7 2 5 2 一 8 7 Gu i d e f o r t h e a n a l y s i s a n d t h e d i a g n o s i s o f g a s e s d i s s o l v e d i n t r a n s f o r me r o i l 1 总则 1 卜 1 概述 正常情况下充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料， 在热和电的作用
2、下， 会逐渐老化和分解。 产 生少量的各种低分子烃类及二氧化碳、 一氧化碳等气体， 这些气体大部分溶解在油中。当存在潜伏性过 热或放电故障时， 就会加快这些气体的产生速度。随着故障发展， 分解出的气体形成的气泡在油里经对 流、 扩散， 不断地溶解在油中。在变压器里， 当产气速率大于溶解速率时， 会有一部分气体进人气体继电 器。 故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的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掌握故障的发展情况。 当变压器的气体继电器内出现气体时， 分析其中的气体， 同样有助于对设备的情况作出判断。 1 . 2 适用范围
3、本导则适用于充油电气设备， 其中包括变压器、 电抗器、 电流互感器、 电压互感器、 充油套管等。 1 . 3 检测周期 出厂前的检测按有关规定执行并提供试验数据。 投运时及运行中的设备按 S D 1 8 7 - - 8 6 变压器油中溶解气体分析和判断导则 执行。 2 取样 2 . 1 2 . 1 . 1 从充油电气设备中取油样 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， 可由不同的取样点取样 取样量， 对大油量的变压器、 电抗器等可为5 0 - 2 5 0 m 1 ， 对少油量的设备要尽量少取， 以够用为限。 2 . 1 . 2
4、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， 芯子能自由滑动， 可以补偿油的体积 随温度的变化， 使内外压力平衡。 2 . 1 . 3 取油样的方法 一般对电力变压器及电抗器可在运行中取油样。 对需要设备停电取样时， 应在停运后尽快取样。 对 于可能产生负压的密封设备， 应防止负压进气。 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” ， 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 。 国家标准局1 9 8 7 一 0 2 - 0 9 发布1 9 8 7 一 1 0
5、一 0 1 实施 GB 7 2 5 2 一 8 7 用注射器取样时， 最好在注射器和软管之间接一小m金属三通阀， 如图1 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， 关闭三通阀和取样阀， 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干净， 以免卡涩 a . 冲洗连接管路 n 冲洗注射器 c . 排空注射器 d
6、 _取样 e 取下注射器 图 1 用注射器取样示意图 一连接胶管; 一三通阀; 一注射器 2 . 2 从气体继电器放气嘴取气样 2 . 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， 并尽快分析。 222 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 2 . 2 . 3 取气样的方法 取气样时应在气体继电器的放气嘴上套一小段乳胶管， 乳胶管的另一头接一个小型金属三通
7、阀与 注射器连接( 要注意乳胶管的内径与气体继电器的放气嘴及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: 转动三通阀的方向， 用气体继电器内的气体冲洗连接管路及注射器; 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口， 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( 尽可能排尽小胶头 内的空气) 。 G B 7 2 5 2 一 8 7 取气时应注意不要让油进人注射器并注意人身安全。 2 . 3 样品的保存和运输 油样和气样应尽快进行分析， 油样保存期不得超过4 天， 气样
8、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。 油样和气样都必须避光保存， 在运输过程中应尽量避免剧烈振荡。 油样和气样空运时要避免气压变 化的影响。 2 . 4 样品的标签 取样后的容器应立即贴上标签。推荐的标签格式见附录B ( 参考件) 。 3 从油中脱出溶解气体 3 . 1 脱气方法 目前常用的脱气方法分类如图 2 所示。 图 2 常用脱气装置分类 图2 中除水银法外的三类真空法均属于不完全的脱气方法， 在油中溶解度越大的气休脱出率越低。 不同的脱气装置或同一装置采用不同的真空度， 将造成分析结果的差异。因此使用真空释放法脱气， 必 须对脱气装置的脱气率
9、进行校核。 溶解平衡法目前使用的是机械振荡法， 其特点是操作简便， 重复性和再现性一般能满足要求， 但测 试结果的准确性主要取决于所采用的奥斯特瓦尔德( O s t w a l d ) 系数K值的准确性。 奥斯特瓦尔德系数定义为: K= 液相中气体浓度( C , ) 气相中气体浓度( C g ) ( 1 ) 即: 当气、 液两相达到平衡时， 对某特定气体来说: C o ; = K几 ， ” ” ” 。 ” ” ， 一( 2 ) 式中: C o ， 一 一在平衡条件下. 溶解在油中组分i 的浓度， p p m ; 叽- 一 在平衡条件下， 气相中组分i 的浓度， p p m; K .组分1 的奥
10、斯特瓦尔德系数。 各种气体在矿物绝缘油中的奥斯特瓦尔德系数见表 l a 2 2 7 G B 7 2 5 2 一8 7 表 1 各种气体在矿物绝缘油中的奥斯特瓦尔德系数 K ; 气体 K 一 K. 2 0C5 0 亡2 0C5 0 氢( H2 ) 0 . 0 50 . 0 5 一 C0 2) 1 . 0 81 . 0 0 氮( N e ) 0 . 0 90 . 0 9 二 (CzH2) 1 . 2 00 . 9 0 一氧化碳( C O ) 0 . 1 20 . 1 2 一C2H 3 0 1 1 2 1 0 2 2 0 0 1 2 例 如 二侣 ,H - 一 卜 3 时 .m iq 为 : ; 品
11、 C H ,H ,一 卜 3 时 ，编 码 为 2 , C ,H ,C ,H , - 一 卜 3 时 (9 64 为 ， 表 8 判断故障性质的三比值法 序号故障性质 比值范田编码 典型例子 C , H , C, H心 C H , H2 C , H , UZ H 0 无故雌 000 正常老化 1 低 能 ，密度 的 局 部放电 n 10 含气空腔中的放电. 这种空腔是由于不 完全浸演、 气体过饱和、 空吸作用或高 湿度等原因造成的 z 高能t密度 的局 部放电 1王0同上， 但已导致固体绝缘的放电痕迹或 穿孔 3低能t的放电。 1 - - z01 - 2不同电位的不良连接点间或者悬浮电 位体的
12、连续火花放电。固体材料之间油 的击穿 4高能t放电 10一 2 有工频续流的放电。线圈、 线饼、 线匝之 间或线圈对地之间的油的电弧击穿。 有 载分接开关的选择开关切断电流 G B 7 2 5 2 一 8 7 续 表 8 序号故障性质 比值范围编码 典型例子 c j l , C, H,c l l,11, C E H , C Z Hs 5 低于 1 5 0 的热故 障 001 通常是包有绝缘层的导线过热 61 5 0 一 3 0 0 C 低 温 范围的过热故障 020 由于磁通集中引起的铁芯局部过热， 热 点温度依下迷情况为序而增加: 铁芯中 的小热点 ， 铁 芯短路， 由于祸流 引起 的 铜过
13、热。接头或接触不 良( 形成焦炭) ， 铁芯和外壳的环流 7 3 0 0 一 7 0 0 中 等 温度范 围 的热 故 障 027 8高于 7 0 0 C 高温范 围的热故障 022 注 随着火花放电强度的增长， 特征气体的比值有如下增长的趋势: 乙炔/ 乙烯比值从 0 . 1 -3 增加到 3以上; 乙 烯/ 乙烷比值从 0 . 1 -3 增加到 3 以上。 在这一情况中. 气体主要来自固体绝缘的分解， 这说明了乙烯/ 乙烷比值的变化。 这种故障情况通常由气体浓度的不断增加来反映。甲烷/ 氢的值通常大约为1 。 实际值大于或小于 1 与很多 因素有关. 如油保护系统的方式， 实际的温度水平和
14、油的质t等 乙炔含蚤的增加表明热点温度可能高于 1 0 0 0 c o 乙炔和乙烯的含里均未达到应引起注意的数值 在应用三比值法时应该注意到: a . 只有根据各组分含量的注意值或产气速率的注意值有理由判断可能存在故障时才能进一步用 三比值法判断其故障的性质。对气体含量正常的变压器等设备， 比值没有意义。 b . 表中每一种故障对应于一组比值， 对多种故障的联合作用， 可能找不到相对应的比值组合。 c . 在实际中可能出现没有包括在上表中的比值组合， 对于某些组合的判断正在研究中。 例如， 1 2 1 或 1 2 2 对应于某些过热与放电同时存在的情况; 2 0 2 或 2 0 1 对于有载调
15、压变压器， 应考虑切换开关油室 的油可能向变压器的本体油箱渗漏的情况。 5 . 5 判断故障的步骤 5 . 5 . 1 运行中的设备 a将试验结果的几项主要指标( 总烃、 甲烷、 乙炔、 氢) 与表 5 列出的注意值作比较， 同时注意产气 速率与表 6 列出的注意值作比较， 短期内各种气体含量迅速增加， 但尚未超过表 5中的数值， 也可判为 内部有异常状况; 有的设备因某种原因使气体含量基值较高， 超过表 5的注意值， 但增长速率低于表 6 产气速率的注意值， 仍可认为是正常设备。 对一氧化碳和二氧化碳的指标按第 5 . 3 条所述原则进行判断。 当认为设备内部存在故障时， 可用三比值法对故障
16、的类型作出判断石 G B 7 2 5 2 一 8 7 d ， 在气体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附录A( 补充件) 的方法 与油中取出气体的分析结果作比较。 e . 根据_L 述结果以及其他检查性试验( 如侧量绕组直流电阻空载特性试验、 绝缘试验、 局部放电 试验和测量微量水分等) 的结果， 并结合该设备的结构、 运行、 检修等情况， 综合分析判断故障的性质及 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) 。 5 . 5 . 2 出厂前的设备 按 5 . 2 . 2 款的规定进行比较
17、， 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。 5 . 6 设备档案卡片 为了对设备进行长期监视， 应建立设备油中溶解气体分析情况的档案卡片。 推荐卡片格式见附录c ( 参考件) 。 2 3 6 G B 7 2 5 2 一 8 7 附录A 平衡判据 ( 补充件) 分析和比较油中溶解气体和气体继电器中的自由气体的浓度， 可以判断自由气体与溶解气体是否 处在平衡状态， 进而可以判断故障的持续时间。当气体继电器发出信号时， 可使用平衡判据。此时除取 气体继电器中的自由气体进行色谱分析外， 同时取油样进行溶解气体的色谱分析， 二者进行比较。 比较方法: 首先要把
18、自由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 ; 计算出油中溶 解气体的理论值， 或从油中溶解气体各组分的浓度值计算出自由气体的各组分的理论值， 然后再进行比 较。 计算方法: 见第3 . 1 条( 2 ) 式。 判断方法 : a如果理论与实测值近似相等， 可认为气体是在平衡条件下放出来的。这里有两种可能， 一是故 障气体各组分含量均很少， 说明设备是正常的; 另一种是溶解气体含量略高于自由气体的含量， 则说明 设备存在产生气体较慢的潜伏性故障。 b . 如果气体继电器中的故障气体含量明显超过油中溶解气体含量时， 说明释放气体较多， 设备存 在产生气体较快的故障。 2 3 7 G B
19、 7 2 5 2 一8 7 附录B 样 品 的 标 签 ( 参考件 ) 单位 :取样容器号 设备名称:产品型号 产品序号油重 . c 油牌号 油温 ， 气温 ， 相对湿度 负荷情况 取样原 因 取样部位 取样时间取样人 2 3 8 G B 7 2 5 2 一 8 7 附录c 设备档案卡片格式 ( 参考件 ) 油中溶解气体分析档案卡片 局 ( 厂、 所 )编号 : 袭 订 型号电压等级容金 油重 ， t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 油 温 ， 负荷AV A 含气童 ， % 组分含t ( p p m ) H2 O,
20、N, C O C02 C H, C 2 H, C 2 H, C , H, 总烃 C , H， C , Hs 总烃增长， V P m 实际运行时间, h 总烃产气率, m l / h 试验报告编号 分析意见 2 3 9 G B 7 2 5 2 一 8 7 其他检查性试验 线 检 修 订 线 注: 此表格为“ 油中溶解气体分析档案卡片” 的背面 2 4 0 G B7 2 5 2 一 8 7 附加说明: 本标准由全国变压器标准化技术委员会提出。 本标准由水电部电力科学研究院归口。 本标准主要起草人贾瑞君。 中华人民共和国国家标准 电力用油 ( 变压器油、汽轮机油) 取样方法 Me t h o d o
21、 f s a m p l i n g f o r t r a n s f o r m e r a n d t u r b i n e o i l s i n e l e c t r i c p o w e r i n d u s t r y UDC 6 2 1 . 8 9 2 . 0 9 8 : 5 4 3. 0 6 GB 7597一 87 本方法适用F 变1 器、 互 感器、油开关、套管等充油电气设备及汽 轮机用油分析试验样品的采集。 百 取样工具 1 . 1 取样瓶: 5 0 。 一 I G o o m 磨C 具 塞 玻 璃 瓶， 并 应 贴标 签 。 1 . 1 . 1 适用范围 适用于
22、常规分析。 1 . 1 . 2 取样瓶的准备 取样瓶先 用洗涤剂进行清洗，再用自来水冲洗，最后用蒸馏水洗净，烘卜 、冷却后，盖紧瓶塞 1 . 2 注射器: 应使用2 。 一l o o m 的全玻璃注射器 ( 最好采用铜头的) ，注射器应装在一个专用油样盒内， 该盒应 避光、防震、防潮等。注射器头部用小胶皮头密封。 1 . 2 . 1 适用范围 适用于油中水分含f - tm 测定和油中溶解气体 ( 油中 总含气设) 分析。 1 . 2 . 2 注射器的准备 取样注射器使 用前， 按 顺序用有 机溶剂、自 来水、 蒸馏水洗净， 在1 0 5 C 温度厂 充 分卜 燥， 或采用 吹风机热风卜 燥。卜
23、 燥后，立 即用小胶头盖住头部待用 ( 最好保存在于 燥器中) 。 1 . 3 油桶取样用的取样管 ( 见图1 ) 。 1 . 4 油罐或油槽车取样用的取样勺 ( 见图2 ) 0 1 . 5 从充油电气没备中取样，还应有防止污染的密封取样阀 ( 或称放油接头) 及密封可 靠的医用金 属三通阀和作为导 油管用的透明胶管 ( 耐油)或塑料管 ( 见图3 ) p 国家标准局1 9 8 7 一 0 3 一 2 6 批准 1 9 8 8一 0 1 一 0 1 实施 GB 759 7一 87 恕i t 两瑞为川二 图 1 取样管 内环了 L 抓 p , 图 2 取样勺 1 污_ CB 7 5 9 7 一
24、87 图 3 取样操作过程 1 一设备本体:2 一胶毕 a 3 一放油阀a 一放油接头; 5一放油? A i 6 一放油螺丝 了 8i GB 7 5 日7一 公7 2 取样方法和取样部位 2 . 1 常规分析取样 2 . 1 . 1 油桶中取样: 2 . 1 . 1 . 1 2. 1 . 1 . 2 2 . 1 . 1 . 3 试油应从污染最严重的底部取样， 必要时可抽查上部油样。 开启桶盖前需用干净甲级棉纱或布将桶盖外部擦净，然后用清洁、干 燥的取样管取样。 从整批油桶内取样时，取样的桶数应能足够代表该批油的质量，具体规定见下表。 Y号 总油捅数 取样桶数 u1 1 b 2 -5 2 c 6
25、-2 0 3 d 2 1 -5 0 4 一 e l 5 1 - 1 0 0 7 1 1 0 1 - 2 0 0 I O 9 2 0 1 - 4 0 0 I 5 卜 4 0 1 2 0 2 . 1 . 1 二 每次试验应按上 表规定取数个单一油样，并再用它们均匀混合成一个混合油样。 氏单 一 油样就是从某一个容器底部取的油样。 b . a合油样就是取有代表性的数个容器 底部的油样再混合均匀的油样。 2 . 1 . 2 油罐或槽车中取样: 2 . 1 . 2 . 1 油 样应从污染 最严重的油罐 底部取出，必要 时可 抽查上部油 样。 2 . 1 . 2 . 2 从油 罐或槽车中 取样前， 应 排
26、去取 样工具内 存油，然 后取 样。 2 . 1 . 3 电气设备中取样 : 2 . 1 . 3 . 1 对于变 压器、 油开关或其他 充油电 气设备， 应从下部阀门处取 样。 取样 前油阀门 需先用卜 净甲 级棉纱或布擦净，再放油冲洗于 净。 2 . 1 . 3 . 2 对需要 取样的套管，在停电检 修时， 从取样 孔取样。 1 . 1 . 3 . 3 没有放油管或取样阀门的充油电 气设备， 可在停电或检修时没法取样。 进口 全密封无取样 阀的设备，按制造 一 规定取样。 2 . 1 . 4 汽轮机 ( 或水轮机、调相机、大型汽 动给水泵)油系统中取样: 2 . 1 . 4 . 1 正常监督
27、试验由冷油器取样。 2 . 1 . 4 . 2 检查油的脏污及水分时，自 油箱底部取样。 注: 在取样时应11 格遵守用油没备的现场安全规 程。 基建或进n 没爷的油样除一部分进行试验外，另 一 部分尚应保存适当时间，以备考介。 :i对有特殊要求的项 ，应按试验方法要求进拼取样。 G B 7 5 9 7 一 8 7 2 . 2 变压器油中水分和油中溶解气体分析取样 2 . 2 . 1 取样方法: 2 . 2 . 1 . 1 取样的要求 ， . 油样应能代表设备本体油，应避免在油循环不够充分的死角处取样。一般应从设备底部的取 样阀取样，在特殊情况下可在不同取样部位取样。 b . 取 样要求 全密
28、 封， 即取样连 接方 式可 靠， 既不能让油中溶 解水 分及气体逸 散，也不能 混人 空 气 ( 必须排净取样接头内残存的空气) ， 操作时油中不得产生气抱。 c 取样应在晴天进行。取样后要求注射器芯子能自由活动，以避免形成负压 空腔。 d . 油 样应避光保存。 2 . 21 . 2 取样操作 取样操作如图3 所示: a . 取下设备放油阀处的防尘罩， 旋开螺丝6 让油徐徐流出。 b . 将放油接头4( 见图3 )安装于 放油阀上， 并使放油胶管( 耐油) 置于 放油接头的上部， 排除接 头内的空气，待油流出。 。将导 管、三通、注射器依次接好后，装于 放油接头5 处，按箭头方向排除放油阀
29、门的死油， 并冲洗连接导管。 d . 旋转三 通，利用油本身压力使油注入注射器，以便湿润和冲洗注射器 ( 注射器要冲洗2 一3 次) 。 e . 旋转三通与设备本体隔绝， 推注射器芯f - 使其排空。 f . 旋转三 通与大气隔绝，借设备油的自 然压力使油缓缓进人注射器中。 9 . 当注射器中油样达到所需毫升数时，立即旋转三 通与本体隔绝，从注射器上 拔下三通，在小 胶失内的空气泡被油置换之后，盖在注射器的头部，将注射器置于专用油样盒内，填好样品标签。 2 . 2 . 2 取样a. . : a . 进行油中水分含u测定用的油样，可同时用于油中溶解气体分析，不必单 独取样。 b . 常规分析根据
30、设备油量情说采取样品，以够试验用为限。 c . 做溶解气体分析时，取样毓为5 。 一l o o m 1 0 d . ! c 用 几 测定油中水分含量的油样，可 取2 0 m 1 o 2 . 2 . 3 样品标签: 标签的内 容有: 单 位、 设备名称、 型号、 取样日 期、 取 样部 位、 取样天气、 取样油 温、 运 行负荷、 油牌号及油i o 3 油样的运输和保存 油样应尽快进行分析，做油中溶解气体分析的油样不得超过四天; 做油中水分含最的油样不得超 过十 天。油样在运输中应尽IF - 避免剧烈震动，防止容器破碎，尽可能避免空运。 油样运输和保存期间， 必须避光，并保证注射器芯能自由滑动。 附加说明: 本标准由中华人民共和国水利电力部 提出，由水利电力部西 安热工研究所技术归口。 本标准由东北电力试验研究院、湖北电力试验研究所负责起草。 本标准 T -. 要起草人温念珠、郝汉懦、孙毓润。