淺談主變絕緣油的采集和試驗(yàn)

摘 要：變壓器絕緣油的采集和試驗(yàn)，對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛在故障、對(duì)不正常工作狀態(tài)及時(shí)預(yù)警，具有重要作用。文章從樣本選擇、取樣容器、取樣方法三個(gè)方面，分析了主變絕緣油的采集和取樣，并從色譜分析、微水含量分析、含氣量分析、電氣強(qiáng)度試驗(yàn)四個(gè)方面，詳細(xì)分析和探討了主變絕緣油的采集和試驗(yàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：變壓器；絕緣油；采集；試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM835.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）33-0171-02

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)程不斷深入，變壓器在電網(wǎng)內(nèi)的重要性日益凸顯。絕緣油在充油電氣設(shè)備中起絕緣、冷卻和滅弧的作用，油絕緣系統(tǒng)的壽命直接決定了變壓器的壽命，絕緣油的采集和試驗(yàn)是驗(yàn)證主變電氣絕緣性能優(yōu)劣程度的重要方法和手段，為確保絕緣油性能良好，必須定期地對(duì)絕緣油進(jìn)行測(cè)試，檢查變壓器油的物理性能、化學(xué)性能、電氣性能是否滿(mǎn)足要求。

1 主變絕緣油的采集和取樣

主變絕緣油的采集和取樣方法是否正確，決定了試驗(yàn)結(jié)果是否能夠表征出變壓器油的真實(shí)性能。在實(shí)際的取樣過(guò)程中，對(duì)主變絕緣油的采集和取樣需要注重樣本選擇、取樣容器、取樣方法三個(gè)方面。

1.1 樣本選擇

選取的樣本應(yīng)該能夠代表設(shè)備本體油的基本特性，根據(jù)GB/T 4756-1984《石油和液體產(chǎn)品取樣法》的要求，除非特殊要求在固定部位取樣，一般選擇在被測(cè)設(shè)備的底部通過(guò)抽樣閥來(lái)取樣。此外，應(yīng)注意不應(yīng)該在循環(huán)不充分的死角取樣。整個(gè)取樣過(guò)程應(yīng)該在全封閉的情況下進(jìn)行，外部空氣不得混入油樣，油樣采集后應(yīng)該置于遮光處保存。

1.2 取樣容器

樣本采集后一般選擇遮光性能和密封性都相對(duì)較好的棕色磨口瓶來(lái)存儲(chǔ)，對(duì)于取樣過(guò)程中對(duì)密封性能要求特別高的項(xiàng)目，還要求通過(guò)注射器來(lái)取樣，此外，還有一些特殊試驗(yàn)（如顆粒度試驗(yàn)等）需要通過(guò)專(zhuān)用的容器來(lái)取樣。

采樣容器不使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其充滿(mǎn)油，并置于干燥防塵之處。再次使用前需要使用專(zhuān)用的試劑（汽油、皂液、磷酸三鈉等）徹底清洗容器，再使用清水沖洗至溶液不呈現(xiàn)堿性，且清水能夠從瓶均勻流下為止。洗凈后進(jìn)行烘干后冷卻，并再次密封，至取樣之前不允許開(kāi)封。

1.3 取樣方法

取樣是變壓器絕緣油試驗(yàn)中最重要的一環(huán)，取樣必須保證能夠準(zhǔn)確而真實(shí)的反映出油樣的絕緣情況，整個(gè)過(guò)程必須避免外界的水分、灰層、雜質(zhì)影響到樣本。

①?gòu)姆庞烷y取樣時(shí)，應(yīng)在取樣前將放油閥擦拭干凈并去除雜質(zhì)，并先放出約2 kg后才能進(jìn)行取樣，取樣前應(yīng)確保取樣容器已經(jīng)徹底清洗后，才開(kāi)始正式取樣。

②如果試驗(yàn)不在取樣處進(jìn)行，則需要進(jìn)行樣品的運(yùn)輸。此時(shí)，應(yīng)用干凈的軟布蓋住瓶塞，并用繩子扎住，以防外界污染。如果樣品需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸，則還需要將外部用石蠟或火漆封好，并貼上樣品標(biāo)簽，注明采樣日期、來(lái)源、外界條件等信息。

2 主變絕緣油的試驗(yàn)

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，受到氧氣、溫度、濕度、電場(chǎng)等外界因素的影響，主變絕緣油的性能將逐漸變化，這些變化通過(guò)色譜、微水含量、含氣量等特征表征出來(lái)。

2.1 色譜分析

色譜分析技術(shù)就是通過(guò)測(cè)量變壓器油中溶解的氣體含量，來(lái)分析變壓器絕緣油的實(shí)際情況，判斷可能存在的故障隱患。變壓器油的色譜分析是通過(guò)任何一類(lèi)烴類(lèi)氣體的產(chǎn)生速率隨溫度變化而變化的原理，分析變壓器絕緣油油樣中的溶解氣體成分和含量，判斷變壓器油中可能存在的隱患。

電弧和局部過(guò)熱是產(chǎn)生變壓器故障的主要原因，而通過(guò)色譜分析方法，分析變壓器內(nèi)部組分氣體與溫度的關(guān)系，來(lái)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部絕緣油的隱患，具有分離效能高、速度快、樣品用量少等優(yōu)點(diǎn)，由于不同的變壓器油故障對(duì)應(yīng)的氣體產(chǎn)氣量不同，因此，通過(guò)色譜分析判斷變壓器油故障也比較方便而準(zhǔn)確。

2.2 微水含量分析

一般將1 000 ppm以下含量的低含水量認(rèn)為是微量水分，微水含量對(duì)變壓器油也具有較大影響，溫度、水分和雜質(zhì)是影響變壓器絕緣油介電強(qiáng)度的主要因素，在變壓器絕緣油中，水存在的方式主要有三種：溶解水、懸浮水、沉積水。溶解水能夠提高油的酸度，導(dǎo)致變壓器油的氧化穩(wěn)定性，引起油質(zhì)老化。

變壓器的微水檢測(cè)通常是對(duì)采樣的變壓器油使用卡爾.費(fèi)休試劑法、庫(kù)倫法等進(jìn)行檢測(cè)，這些微水檢測(cè)方法精度高，但均具有一定污染，且檢測(cè)試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用，難以實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，變壓器在線進(jìn)行微水監(jiān)測(cè)逐漸增多，并逐漸發(fā)展成為主流技術(shù)趨勢(shì)，包括紅外光譜法、諧振腔微擾法、介電常數(shù)法等在內(nèi)的新方法獲得推廣應(yīng)用。

2.3 含氣量分析

變壓器絕緣油的物理特性包括外觀、顆粒度、色譜、含氣量等。變壓器油屬于從石油中分離出來(lái)的礦物油，包含多種烷烴、環(huán)烴族飽和烴、芳香族不飽和烴等。

當(dāng)變壓器絕緣油內(nèi)部出現(xiàn)老化和變質(zhì)等，會(huì)逐步分解出少量氣體，包含：氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，隨著變壓器油的溫度升高，變壓器油內(nèi)會(huì)逐步出現(xiàn)甲烷、甲炔、乙炔等氣體，故障隱患的嚴(yán)重程度不同，產(chǎn)生的氣體含量也不同。因此，可以通過(guò)檢測(cè)變壓器油中這些氣體的含量，來(lái)判斷變壓器絕緣油的性能。

2.4 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)

變壓器電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是檢驗(yàn)絕緣油介質(zhì)強(qiáng)度的重要方法，變壓器油電氣強(qiáng)度試驗(yàn)回路，如圖1所示。

其中，T1為調(diào)壓器，KA為回路過(guò)流保護(hù)，T2位被試變壓器，M為盛放油樣的容器，R為回路限流電阻。變壓器油的電氣擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)主要包括以下幾步：

①試驗(yàn)前樣本溫度接近室溫，試樣倒入被試容器前應(yīng)顛倒幾次，以使得油樣均勻混合，但不應(yīng)出現(xiàn)氣泡。被試油樣沿著杯壁或玻璃棒慢慢注入容器后，再安靜的放置15 min左右，等待油樣中因傾倒產(chǎn)生的氣泡完全逸出后，再開(kāi)始試驗(yàn)。

②合上回路，接通電源后，開(kāi)始進(jìn)行升壓試驗(yàn)。逐步將電壓升高，升壓速率約為3 000 V/s，直到達(dá)到絕緣油的電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度，產(chǎn)生明顯的火花放電為止，再記錄油擊穿瞬間的電壓數(shù)值。

③升壓試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行5次，取5次的平均值作為最終結(jié)果。

④試驗(yàn)最高電壓為50 kV，如果達(dá)到最高電壓，試驗(yàn)絕緣油未出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，則認(rèn)為被試絕緣油合格，達(dá)到電氣擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)的最終要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前，絕緣油已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到眾多大型的電力設(shè)備中，由于運(yùn)行中影響絕緣油的因素眾多，一旦其受到污染，將直接影響到電力設(shè)備的絕緣特性，嚴(yán)重者可能造成擊穿，引發(fā)設(shè)備故障，因此，在實(shí)際使用中，除了做好變壓器絕緣油的采集和試驗(yàn)外，還應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，以確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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