Quels sont les gaz dissous dans l'huile de transformateur ? Sept caractéristiques de défaut du gaz en détail
发布时间：Sun, 15 May 2026 14:00:00
- gaz défectueuxDans le cas d'un transformateur à bain d'huile, en cas de surchauffe interne ou de décharge, l'huile isolante et les matériaux isolants solides se décomposent et produisent un gaz caractéristique dissous dans l'huile, dont la composante et la teneur en gaz reflètent directement le type et la gravité de la défaillance.
- Sept gaz essentielsHydrogène (H₂), monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone (CO₂), méthane (CH₄), éthane (C₂H₆), éthylène (C₂H₄), acétylène (C₂H₂), chacun d'entre eux correspondant à un mode de défaillance différent.
- Principes de diagnosticLa combinaison des gaz générés par différents types de défauts présente une certaine régularité, et le type de défaut peut être identifié avec précision en analysant la relation entre la concentration et le rapport de chaque gaz.
- Moyens de détectionLe système de surveillance en ligne complète automatiquement l'ensemble du processus d'extraction, de dégazage, de séparation et de détection de l'huile, et peut fournir simultanément la concentration précise de sept gaz en une seule analyse.
1) Mécanisme de production de gaz défectueux
Au cours du fonctionnement normal d'un transformateur, l'huile isolante et les matériaux isolants solides vieillissent lentement sous l'effet des contraintes électriques, thermiques et mécaniques, produisant des quantités infimes de gaz dissous dans l'huile. Lorsqu'une anomalie interne se produit - qu'il s'agisse d'une surchauffe localisée, d'une surchauffe générale ou d'une décharge électrique - la rupture de la chaîne moléculaire organique correspondante s'accélère considérablement et le taux de production de gaz augmente de manière exponentielle.
La surchauffe à différentes températures agit sur différentes structures moléculaires pour produire différents produits de craquage ; différents types de décharges (décharges partielles, décharges d'étincelles, décharges d'arc) libèrent des niveaux d'énergie très différents, ce qui entraîne des types et des proportions de gaz très différents. C'est sur cette base scientifique que l'analyse des gaz dissous dans l'huile permet de diagnostiquer les défauts.
2. tableau de correspondance des sept gaz caractéristiques
| Nom du gaz | formule chimique (par exemple, eau H2O) | Principaux types de fautes | mécanisme de production | Caractéristiques principales |
|---|---|---|---|---|
| hydrogène (gaz) | H₂ | Décharge partielle, décharge à faible énergie, effet couronne | Les molécules d'huile rompent la liaison C-H en présence d'un champ électrique pour produire une liaison de radicaux d'hydrogène. | Gaz le plus léger, le plus susceptible de s'échapper de l'huile ; premier signe de problème |
| méthane CH4 | CH₄ | Surchauffe à basse température dans l'huile (300~500°C) | Les chaînes d'alcanes dans l'huile se brisent à des températures modérées pour former des radicaux méthyles. | Marqueur de surchauffe à basse température, souvent concomitant à l'éthane |
| éthane (C2H6) | C₂H₆ | Surchauffe à basse température dans l'huile (300~500°C) | Liaison de deux radicaux méthyles ou rupture de la chaîne C₂ | Confirmation des défauts thermiques à basse et moyenne température lorsqu'ils sont accompagnés de méthane |
| vinyle | C₂H₄ | Surchauffe de l'huile à haute température (>500°C) | Rupture massive des liaisons C-C à haute température pour se recombiner en hydrocarbures insaturés | Un signe de surchauffe à haute température, se produisant en grand nombre à des températures supérieures à 500°C. |
| éthyne C2H2 | C₂H₂ | Décharge d'arc, décharge à haute énergie | Formation de triple liaison C≡C à des températures d'arc très élevées | Les défauts de décharge sont des indicateurs décisifs, les occurrences de traces nécessitent une enquête sur les arrêts. |
| monoxyde de carbone CO | LE CO | Surchauffe ou détérioration des matériaux isolants solides | Décomposition de la cellulose dans le papier/carton isolant sous l'action de la chaleur | Le rapport CO/CO₂ est un paramètre central pour déterminer le degré de vieillissement de l'isolation. |
| dioxyde de carbone CO2 | CO₂ |
3. valeur diagnostique détaillée des différents gaz
3.1 Hydrogène - le précurseur le plus sensible de la défaillance
L'hydrogène est le gaz de défaut ayant le poids moléculaire le plus faible et se diffusant le plus rapidement. Presque tous les types de défauts produisent initialement de l'hydrogène, ce qui en fait l'indicateur le plus sensible mais le moins spécifique. Un taux élevé d'hydrogène seul indique généralement une décharge partielle ou une couronne ; s'il est accompagné de taux élevés d'autres hydrocarbures gazeux, il convient de procéder à un examen plus approfondi, conformément à la loi des combinaisons.
3.2 Gaz hydrocarbures - Indicateurs de classification des défaillances thermiques
Le méthane et l'éthane représentent une surchauffe à basse température, l'éthylène une surchauffe à haute température et l'acétylène une décharge d'arc électrique. La proportionnalité de ces quatre gaz hydrocarbonés est la base centrale pour déterminer la plage de température et le niveau d'énergie du défaut. Par exemple, plus le rapport éthylène/éthane est élevé, plus la température de surchauffe est élevée ; dès que l'acétylène est présent, quelle que soit sa faible concentration, cela signifie qu'il y a une décharge importante.
3.3 Oxydes de carbone - indicateurs de durée de vie des isolants solides
Le CO et le CO₂ proviennent de la décomposition thermique du papier et du carton d'isolation, ce qui est une source complètement différente des gaz d'hydrocarbures produits par la décomposition de l'huile. Une augmentation du rapport CO/CO₂ signifie généralement que l'isolation solide vieillit à un rythme accéléré. Cette partie des données est essentielle pour évaluer la durée de vie restante du transformateur.
4. correspondance entre les combinaisons de gaz et les types de défauts
4.1 Modes de défaillance thermique
Surchauffe de l'huile pure (par exemple, surchauffe locale due à un mauvais contact avec le changeur de prise en charge) : principalement du méthane et de l'éthylène, de petites quantités d'éthane, presque pas d'acétylène. Surchauffe de l'isolation solide : CO et CO₂ nettement plus élevés que les gaz de surchauffe de l'huile.
4.2 Modes de défaillance de la décharge
Décharge localisée : l'hydrogène prédomine, accompagné d'une petite quantité de méthane. Décharge d'étincelles : hydrogène + acétylène en même temps, la teneur en acétylène n'est pas élevée. Décharge d'arc : l'acétylène augmente fortement, tandis que l'éthylène et l'hydrogène augmentent considérablement, ce qui constitue le signal de défaut le plus grave à l'intérieur du transformateur.
5. questions fréquemment posées
5.1 Q. Quelle est la valeur normale des gaz dissous dans l'huile ?
R : Les valeurs de gaz varient pour les transformateurs de différents niveaux de tension et de capacités. En général, la valeur de la note d'hydrogène du transformateur en fonctionnement est d'environ 150 μL/L, la valeur de la note d'acétylène est d'environ 5 μL/L (220kV et plus), et la valeur de la note totale d'hydrocarbures est d'environ 150 μL/L. Les valeurs spécifiques doivent être déterminées en se référant au rapport d'essai de l'usine de l'équipement et aux règlements d'exploitation.
5.2 Q. Pourquoi l'hydrogène est-il élevé alors que les autres gaz sont normaux ?
R : Cette situation indique généralement des décharges partielles ou des décharges par effet couronne. Parce que la décharge à faible énergie brise principalement la liaison C-H pour produire de l'hydrogène, et pas assez pour briser la liaison C-C et produire des gaz hydrocarbures. Mais il faut aussi exclure l'eau de l'hydrogène de l'électrolyse du pétrole, l'hydrogène catalytique des matériaux en acier inoxydable et d'autres facteurs non fautifs.
5.3 Q. La présence d'acétylène signifie-t-elle nécessairement qu'il y a un défaut ?
R : La présence d'acétylène dans un transformateur en fonctionnement requiert une grande attention. Même si la concentration est très faible (1~2 μL/L), il est nécessaire de raccourcir la période de test et de la surveiller intensivement. Si l'acétylène présente une tendance continue à la hausse, il est essentiellement confirmé qu'il existe un défaut de décharge interne, et l'arrêt doit être organisé pour l'inspection dès que possible.
5.4 Q. Comment interpréter le rapport CO/CO₂ ?
R : Un rapport CO/CO₂ supérieur à 0,1 ou une augmentation constante indique que l'isolant solide subit un vieillissement thermique anormal. Plus le rapport est élevé et plus la tendance est forte, plus le vieillissement de l'isolant est rapide. Toutefois, il convient de noter que le CO et le CO₂ augmentent également lentement au début de l'exploitation d'un nouveau transformateur, ce qui constitue un processus de vieillissement normal.
5.5 Q. Qu'en est-il des divergences entre les données sur les gaz provenant de la surveillance en ligne et hors ligne de la chromatographie en phase gazeuse ?
R : Il est normal qu'il y ait une certaine erreur entre la surveillance en ligne et la détection hors ligne, en raison des différentes méthodes d'échantillonnage, des méthodes de dégazage, des différences entre les détecteurs, etc. L'essentiel est de voir si la tendance est cohérente. Si les deux montrent que le même gaz augmente continuellement, même s'il y a une différence dans la valeur absolue, la tendance doit être prise en compte pour déterminer le défaut.
6) Comment les données sur le gaz peuvent-elles être utilisées pour orienter les décisions en matière d'exploitation et de gestion ?
6.1 Établissement de lignes de base pour les gaz - Une "ligne de base d'empreinte" pour chaque gaz doit être établie dès que possible après la mise en service ou la révision de l'équipement, et toutes les analyses ultérieures doivent être basées sur la ligne de base en tant que référence.
6.2 Concentrez-vous sur les tendances plutôt que sur les points isolés - une anomalie unique dans les données peut être une erreur d'échantillonnage ou de détection ; une tendance continue à la hausse est un véritable signal d'alarme. L'avantage de la surveillance en ligne est qu'elle fournit des données denses sur les tendances.
6.3 Jugement conjoint multigaz - il ne s'agit pas seulement d'examiner un seul gaz, mais aussi la combinaison de gaz et la relation de rapport, combinée à la méthode des trois rapports ou à la méthode du triangle de David pour un diagnostic complet.
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