Quais são os gases dissolvidos no óleo do transformador? Sete características de falha do gás em detalhes
发布时间：15 de maio de 2026 10:09:25
- gás defeituosoSe ocorrerem falhas de descarga ou superaquecimento interno do transformador imerso em óleo, o óleo isolante e os materiais isolantes sólidos se decomporão e produzirão um gás característico dissolvido no óleo; o componente e o conteúdo do gás refletem diretamente o tipo e a gravidade da falha.
- Sete gases essenciaisHidrogênio (H₂), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), etano (C₂H₆), etileno (C₂H₄), acetileno (C₂H₂), cada um dos quais corresponde a um modo de falha diferente
- Princípios de diagnósticoA combinação de gases gerados por diferentes tipos de falhas tem um nível de regularidade de impressão digital, e o tipo de falha pode ser identificado com precisão por meio da análise da relação entre a concentração e a proporção de cada gás.
- Meios de detecçãoO sistema de monitoramento on-line conclui automaticamente todo o processo de extração, desgaseificação, separação e detecção de óleo e pode emitir simultaneamente a concentração precisa de sete gases em uma única análise.
1 Mecanismo de geração de gás defeituoso
Durante a operação normal de um transformador, o óleo isolante e os materiais isolantes sólidos envelhecem lentamente devido a tensões elétricas, térmicas e mecânicas, produzindo traços de gás dissolvidos no óleo. Quando ocorre uma anormalidade interna, seja um superaquecimento localizado, um superaquecimento geral ou uma descarga elétrica, a quebra da cadeia molecular orgânica correspondente se acelera drasticamente e a taxa de produção de gás aumenta exponencialmente.
O superaquecimento em diferentes temperaturas atua em diferentes estruturas moleculares para produzir diferentes produtos de craqueamento; diferentes tipos de descargas (descargas parciais, descargas de faísca, descargas de arco) liberam níveis de energia muito diferentes, resultando em tipos e proporções de gases muito diferentes. Essa é a base científica para o diagnóstico de falhas por meio da análise de gases dissolvidos no óleo.
2. tabela de referência cruzada dos sete gases característicos
| Nome do gás | fórmula química (por exemplo, água H2O) | Principais tipos de falhas | mecanismo de produção | Principais recursos |
|---|---|---|---|---|
| hidrogênio (gás) | H₂ | Descarga parcial, descarga de baixa energia, corona | As moléculas de óleo quebram a ligação C-H na presença de um campo elétrico para produzir uma ligação radical de hidrogênio | O gás mais leve, com maior probabilidade de escapar do petróleo; o primeiro sinal de problema |
| metano CH4 | CH₄ | Superaquecimento em baixa temperatura no óleo (300~500°C) | As cadeias de alcanos no óleo se quebram em temperaturas moderadas para formar radicais de metila | Marcador de superaquecimento em baixa temperatura, geralmente concomitante com etano |
| etano (C2H6) | C₂H₆ | Superaquecimento em baixa temperatura no óleo (300~500°C) | Ligação de dois radicais de metila ou quebras da cadeia C₂ | Confirmação de falhas térmicas de baixa e média temperatura quando acompanhadas de metano |
| vinil | C₂H₄ | Superaquecimento de alta temperatura no óleo (>500°C) | Quebra maciça da ligação C-C em altas temperaturas para recombinação em hidrocarbonetos insaturados | Um sinal de superaquecimento em alta temperatura, que ocorre em grande número em temperaturas superiores a 500°C |
| etino C2H2 | C₂H₂ | Descarga de arco, descarga de alta energia | Formação de ligação tripla C≡C em temperaturas de arco muito altas | As falhas de descarga são indicadores decisivos, as ocorrências de traços exigem investigação de interrupção |
| monóxido de carbono CO | CO | Superaquecimento ou deterioração de materiais isolantes sólidos | Decomposição da celulose em papel/cartão isolante sob a ação do calor | A relação CO/CO₂ é um parâmetro central para determinar o grau de envelhecimento do isolamento |
| dióxido de carbono CO2 | CO₂ |
3. valor de diagnóstico detalhado de gases individuais
3.1 Hidrogênio - o precursor mais sensível da falha
O hidrogênio é o gás de falha de menor peso molecular e de difusão mais rápida. Quase todos os tipos de falhas produzem inicialmente hidrogênio, o que o torna o indicador mais sensível, mas menos específico. O hidrogênio elevado por si só geralmente indica uma descarga parcial ou corona; se for acompanhado por níveis elevados de outros gases de hidrocarbonetos, será necessário um julgamento adicional de acordo com a lei das combinações.
3.2 Gases de hidrocarbonetos - Indicadores de classificação para falhas térmicas
O metano e o etano representam o superaquecimento de baixa temperatura, o etileno representa o superaquecimento de alta temperatura e o acetileno representa a descarga de arco. A proporcionalidade desses quatro gases de hidrocarbonetos é a base central para determinar a faixa de temperatura e o nível de energia da falha. Por exemplo, quanto maior a proporção de etileno/etano, maior a temperatura de superaquecimento; quando o acetileno está presente, não importa quão baixa seja a concentração, isso significa que há uma descarga severa.
3.3 Óxidos de carbono - indicadores de vida útil para isolamento sólido
O CO e o CO₂ são provenientes da decomposição térmica do papel e da placa isolantes, que é uma fonte completamente diferente dos gases de hidrocarbonetos produzidos pela decomposição do óleo. Um aumento na relação CO/CO₂ geralmente significa que o isolamento sólido está envelhecendo em um ritmo acelerado. Essa parte dos dados é essencial para avaliar a vida útil restante geral do transformador.
4. correspondência entre combinações de gases e tipos de falhas
4.1 Modos de falha térmica
Superaquecimento de óleo puro (por exemplo, superaquecimento local devido ao mau contato com o comutador de derivação em carga): principalmente metano e etileno, pequenas quantidades de etano, quase nenhum acetileno. Superaquecimento de isolamento sólido: CO e CO₂ significativamente mais altos com base nos gases de superaquecimento de óleo.
4.2 Modos de falha de descarga
Descarga localizada: predomina o hidrogênio, acompanhado de uma pequena quantidade de metano. Descarga por faísca: hidrogênio + acetileno ao mesmo tempo, o teor de acetileno não é alto. Descarga de arco: o acetileno aumenta drasticamente, enquanto o etileno e o hidrogênio crescem substancialmente, sendo o sinal de falha mais grave dentro do transformador.
5. perguntas frequentes
5.1 P. Qual é o valor normal dos gases dissolvidos no óleo?
R: Os valores de gás variam para transformadores de diferentes níveis de tensão e capacidades. De modo geral, o valor da nota de hidrogênio do transformador em operação é de cerca de 150 μL/L, o valor da nota de acetileno é de cerca de 5 μL/L (220kV e acima) e o valor da nota de hidrocarboneto total é de cerca de 150 μL/L. Os valores específicos devem ser determinados consultando o relatório de teste de fábrica do equipamento e os regulamentos de operação.
5.2 P. Por que o hidrogênio está elevado, mas os outros gases estão normais?
R: Essa situação geralmente aponta para descargas parciais ou corona. Como a descarga de baixa energia é principalmente a quebra da ligação C-H para produzir hidrogênio, não é suficiente para quebrar a ligação C-C para produzir gases de hidrocarbonetos. Mas também é necessário excluir a água no hidrogênio da eletrólise do óleo, o hidrogênio catalítico dos materiais de aço inoxidável e outros fatores que não causam falhas.
5.3 P. A presença de acetileno significa necessariamente uma falha?
R: A presença de acetileno em um transformador em operação requer muita atenção. Mesmo que a concentração seja muito baixa (1 a 2 μL/L), é necessário reduzir o período de teste e monitorá-lo intensamente. Se o acetileno apresentar uma tendência de aumento contínuo, é basicamente confirmado que há uma falha de descarga interna, e o desligamento deve ser providenciado para inspeção o mais rápido possível.
5.4 P. Como a relação CO/CO₂ é interpretada?
R: Uma relação CO/CO₂ maior que 0,1 ou um aumento constante indica que o isolamento sólido está passando por um envelhecimento térmico anormal. Quanto maior a proporção e mais acentuada a tendência, mais rápido o isolamento está envelhecendo. No entanto, deve-se observar que o CO e o CO₂ também aumentarão lentamente no início da operação de um novo transformador, o que é um processo normal de envelhecimento.
5.5 P. E quanto às discrepâncias entre os dados de gás do monitoramento on-line e off-line da cromatografia de óleo?
R: É normal que haja algum erro entre o monitoramento on-line e a detecção off-line, devido a diferentes métodos de amostragem, métodos de desgaseificação, diferenças de detectores, etc. O segredo é procurar uma tendência consistente. O segredo é ver se a tendência é consistente - se ambos mostrarem que o mesmo gás está subindo continuamente, mesmo que haja uma diferença no valor absoluto, a tendência deve ser considerada para determinar a falha.
6) Como os dados de gás podem ser usados para orientar as decisões de O&M?
6.1 Estabelecimento de linhas de base de gás - Uma "linha de base de impressão digital" para cada gás deve ser estabelecida o mais rápido possível após o comissionamento ou a revisão do equipamento, e todas as análises subsequentes devem se basear na linha de base como referência.
6.2 Concentre-se nas tendências e não em pontos isolados - uma única anomalia de dados pode ser um erro de amostragem ou de detecção; uma tendência de aumento contínuo é um verdadeiro sinal de alerta. A vantagem do monitoramento on-line é que ele fornece dados densos sobre tendências.
6.3 Julgamento conjunto de vários gases - não apenas um único gás, mas também a combinação de gases e a relação de proporção, combinados com o método de três proporções ou o método do Triângulo de David para um diagnóstico abrangente.
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