Was sind die gelösten Gase im Transformatorenöl? Sieben Fehlereigenschaften des Gases im Detail
发布时间：15 Mai 2026 10:09:25
- Falsches GasÖlgefüllte Transformatoren: Bei internen Überhitzungs- oder Entladungsfehlern zersetzen sich das Isolieröl und die festen Isolierstoffe und erzeugen ein charakteristisches Gas, das im Öl gelöst ist; die Gaskomponente und der Gehalt spiegeln direkt die Art und Schwere des Fehlers wider.
- Sieben KerngaseWasserstoff (H₂), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Ethylen (C₂H₄), Acetylen (C₂H₂), von denen jedes einem anderen Versagensmodus entspricht
- Diagnostische GrundsätzeDie Kombination von Gasen, die von verschiedenen Fehlertypen erzeugt werden, weist einen regelmäßigen Fingerabdruck auf, und der Fehlertyp kann durch die Analyse der Beziehung zwischen der Konzentration und dem Verhältnis der einzelnen Gase genau identifiziert werden.
- Mittel zum NachweisDas Online-Überwachungssystem schließt automatisch den gesamten Prozess der Ölextraktion, Entgasung, Trennung und Erkennung ab und kann gleichzeitig die genaue Konzentration von sieben Gasen in einer einzigen Analyse ausgeben.
1. der Mechanismus der fehlerhaften Gaserzeugung
Während des normalen Betriebs eines Transformators altern das Isolieröl und die festen Isoliermaterialien aufgrund elektrischer, thermischer und mechanischer Belastungen langsam, wobei im Öl gelöste Spuren von Gas entstehen. Wenn eine interne Anomalie auftritt - sei es eine lokale Überhitzung, eine allgemeine Überhitzung oder eine elektrische Entladung - beschleunigt sich der entsprechende Bruch der organischen Molekülketten dramatisch und die Gasproduktionsrate steigt exponentiell.
Überhitzung bei unterschiedlichen Temperaturen wirkt auf unterschiedliche Molekularstrukturen und erzeugt unterschiedliche Spaltprodukte; unterschiedliche Entladungsarten (Teilentladungen, Funkenentladungen, Bogenentladungen) setzen sehr unterschiedliche Energieniveaus frei, was zu sehr unterschiedlichen Gasarten und -anteilen führt. Dies ist die wissenschaftliche Grundlage für die Fehlerdiagnose durch Analyse der im Öl gelösten Gase.
2. eine Tabelle mit Querverweisen auf die sieben charakteristischen Gase
| Name des Gases | chemische Formel (z. B. Wasser H2O) | Hauptfehlerarten | Produktionsmechanismus | Wesentliche Merkmale |
|---|---|---|---|---|
| Wasserstoff (Gas) | H₂ | Teilentladung, Niederenergieentladung, Korona | Ölmoleküle brechen die C-H-Bindung in Anwesenheit eines elektrischen Feldes auf und erzeugen eine Wasserstoffradikalbindung | Leichtestes Gas, das am ehesten aus dem Öl entweicht; frühestes Anzeichen für Probleme |
| Methan CH4 | CH₄ | Überhitzung bei niedrigen Temperaturen in Öl (300~500°C) | Alkanketten in Öl brechen bei moderaten Temperaturen auf und bilden Methylradikale | Marker für Überhitzung bei niedrigen Temperaturen, oft in Verbindung mit Ethan |
| Ethan (C2H6) | C₂H₆ | Überhitzung bei niedrigen Temperaturen in Öl (300~500°C) | Bindung von zwei Methylradikalen oder C₂-Kettenbrüche | Bestätigung von thermischen Fehlern bei niedrigen und mittleren Temperaturen in Verbindung mit Methan |
| Vinyl | C₂H₄ | Überhitzung bei hohen Temperaturen in Öl (>500°C) | Massiver C-C-Bindungsbruch bei hohen Temperaturen zur Rekombination zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen | Anzeichen für eine Überhitzung bei hohen Temperaturen, die in großer Zahl bei Temperaturen von über 500°C auftreten |
| Ethin C2H2 | C₂H₂ | Lichtbogenentladung, Hochenergieentladung | Bildung von C≡C-Dreifachbindungen bei sehr hohen Lichtbogentemperaturen | Entladungsstörungen sind entscheidende Indikatoren, Spurenvorkommen erfordern Ausfalluntersuchung |
| Kohlenmonoxid CO | CO | Überhitzung oder Zersetzung von festen Dämmstoffen | Zersetzung von Zellulose in Isolierpapier/-pappe unter Wärmeeinwirkung | Das CO/CO₂-Verhältnis ist ein zentraler Parameter zur Bestimmung des Alterungsgrades der Dämmung |
| Kohlendioxid CO2 | CO₂ |
3. detaillierter Diagnosewert der einzelnen Gase
3.1 Wasserstoff - die empfindlichste Vorstufe zum Versagen
Wasserstoff ist das kleinste Molekulargewicht und das am schnellsten diffundierende Fehlergas. Bei fast allen Arten von Fehlern entsteht zunächst Wasserstoff, was ihn zum empfindlichsten, aber am wenigsten spezifischen Indikator macht. Erhöhte Wasserstoffkonzentrationen allein deuten in der Regel auf eine Teilentladung oder Korona hin; wenn sie von erhöhten Konzentrationen anderer Kohlenwasserstoffgase begleitet werden, sind weitere Beurteilungen nach dem Kombinationsgesetz erforderlich.
3.2 Kohlenwasserstoffgase - Klassifizierungsindikatoren für thermische Ausfälle
Methan und Ethan stehen für eine Überhitzung bei niedrigen Temperaturen, Ethylen für eine Überhitzung bei hohen Temperaturen und Acetylen für eine Bogenentladung. Die Proportionalität dieser vier Kohlenwasserstoffgase ist die zentrale Grundlage für die Bestimmung des Temperaturbereichs und des Energieniveaus des Fehlers. Je höher beispielsweise das Ethylen/Ethan-Verhältnis ist, desto höher ist die Überhitzungstemperatur; sobald Acetylen vorhanden ist, egal wie niedrig die Konzentration ist, liegt eine schwere Entladung vor.
3.3 Kohlenstoffoxide - Lebensdauerindikatoren für feste Isolierungen
CO und CO₂ stammen aus der thermischen Zersetzung von Isolierpapier und -pappe, einer völlig anderen Quelle als die Kohlenwasserstoffgase, die bei der Zersetzung von Öl entstehen. Ein Anstieg des CO/CO₂-Verhältnisses bedeutet in der Regel, dass die feste Isolierung schneller altert. Dieser Teil der Daten ist für die Beurteilung der gesamten Restlebensdauer des Transformators von wesentlicher Bedeutung.
4. die Entsprechung zwischen Gaskombinationen und Fehlerarten
4.1 Thermische Ausfallarten
Reine Ölüberhitzung (z. B. lokale Überhitzung durch schlechten Kontakt mit dem Stufenschalter): hauptsächlich Methan und Ethylen, geringe Mengen Ethan, fast kein Acetylen. Überhitzung der festen Isolierung: Deutlich höhere CO- und CO₂-Werte auf der Basis von Ölüberhitzungsgasen.
4.2 Entladungsstörungsarten
Örtliche Entladung: Wasserstoff überwiegt, begleitet von einer geringen Menge Methan. Funkenentladung: Wasserstoff + Acetylen gleichzeitig, der Acetylenanteil ist nicht hoch. Lichtbogenentladung: Acetylen steigt stark an, während sowohl Ethylen als auch Wasserstoff stark zunehmen; dies ist das schwerwiegendste Fehlersignal im Transformator.
5. häufig gestellte Fragen
5.1 F. Was ist der Normalwert für gelöste Gase in Öl?
A: Die Gaswerte variieren für Transformatoren verschiedener Spannungsebenen und Kapazitäten. Im Allgemeinen liegt der Wasserstoff-Notizwert des Transformators im Betrieb bei etwa 150 μL/L, der Acetylen-Notizwert bei etwa 5 μL/L (220 kV und darüber) und der Gesamtkohlenwasserstoff-Notizwert bei etwa 150 μL/L. Die spezifischen Werte sollten anhand des Prüfberichts des Geräteherstellers und der Betriebsvorschriften ermittelt werden.
5.2 F. Warum ist Wasserstoff erhöht, andere Gase jedoch normal?
A: Diese Situation deutet normalerweise auf Teil- oder Koronaentladungen hin. Da die Niederenergie-Entladung ist vor allem brechen die C-H-Bindung zu produzieren Wasserstoff, nicht genug, um die C-C-Bindung zu brechen, um Kohlenwasserstoff-Gase zu produzieren. Aber auch müssen, um Wasser in der Öl-Elektrolyse Wasserstoff, Edelstahl Materialien katalytischen Wasserstoff und andere Nicht-Fehler-Faktoren auszuschließen.
5.3 F. Bedeutet das Vorhandensein von Acetylen zwangsläufig einen Fehler?
A: Das Vorhandensein von Acetylen in einem in Betrieb befindlichen Transformator erfordert höchste Aufmerksamkeit. Selbst wenn die Konzentration sehr niedrig ist (1~2 μL/L), ist es notwendig, den Prüfzeitraum zu verkürzen und ihn intensiv zu überwachen. Wenn die Acetylenkonzentration kontinuierlich ansteigt, ist im Grunde genommen bestätigt, dass ein interner Entladungsfehler vorliegt, und es sollte so schnell wie möglich eine Abschaltung zur Überprüfung veranlasst werden.
5.4 Q. Wie wird das CO/CO₂-Verhältnis interpretiert?
A: Ein CO/CO₂-Verhältnis von mehr als 0,1 oder ein stetiger Anstieg deutet darauf hin, dass die feste Isolierung einer anormalen thermischen Alterung unterliegt. Je höher das Verhältnis und je steiler der Trend, desto schneller altert die Dämmung. Es ist jedoch zu beachten, dass CO und CO₂ zu Beginn des Betriebs eines neuen Transformators ebenfalls langsam ansteigen, was einen normalen Alterungsprozess darstellt.
5.5 F. Was ist mit Diskrepanzen zwischen Gasdaten aus der Online- und Offline-Ölchromatographie-Überwachung?
A: Es ist normal, dass zwischen der Online-Überwachung und der Offline-Detektion ein gewisser Fehler besteht, der auf unterschiedliche Probenahmeverfahren, Entgasungsmethoden, Detektorunterschiede usw. zurückzuführen ist. Der Schlüssel liegt darin, zu sehen, ob der Trend konsistent ist - wenn beide zeigen, dass dasselbe Gas kontinuierlich ansteigt, selbst wenn es einen Unterschied im absoluten Wert gibt, sollte der Trend zur Bestimmung des Fehlers herangezogen werden.
6 Wie können Gasdaten als Grundlage für O&M-Entscheidungen genutzt werden?
6.1 Erstellung von Gas-Basislinien - Für jedes Gas sollte so bald wie möglich nach der Inbetriebnahme oder Überholung des Geräts eine "Fingerabdruck-Basislinie" erstellt werden, und alle nachfolgenden Analysen sollten auf der Basis dieser Basislinie basieren.
6.2 Konzentrieren Sie sich auf Trends und nicht auf einzelne Punkte - eine einzelne Datenanomalie kann ein Stichproben- oder Erfassungsfehler sein; ein anhaltender Aufwärtstrend ist ein echtes Warnzeichen. Der Vorteil der Online-Überwachung ist, dass sie dichte Trenddaten liefert.
6.3 Gemeinsame Beurteilung mehrerer Gase - es wird nicht nur ein einzelnes Gas betrachtet, sondern auch die Kombination von Gasen und das Verhältnis zueinander, kombiniert mit der Drei-Verhältnis-Methode oder der Methode des Davidschen Dreiecks für eine umfassende Diagnose.
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