變壓器油基礎油在低熱下析出氣體性能的研究

徐東

摘 要：采取氣相色譜法觀察變壓器油基礎油在低熱下析出氣體性能，在下油中溶解氣體組分的變化情況。實驗結果表明，變壓器油基礎油在真空脫氣后，不同芳烴含量和不同原油基礎油的情況下，油中溶解氣體組分含量與溫度和儲藏時間溶解氧含量有著直接的關系。未脫氣的油中溶解氣體組分含量隨芳烴含量的增加而增加，但脫氣后油中溶解氣體組分含量沒有明顯的相關性，并且與基屬無關。

關鍵詞：變壓器油；低熱；油中溶解氣體

中圖分類號：TM405 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0172-01

變壓器設備故障一直是危機電力系統的主要原因，隨著人們對變壓器故障的分析判斷經驗來講，發現在運行中變壓器的溶解氣體組成與電氣設備的絕緣故障有著密切的關系。

因此，通過檢測運行中變壓器油基礎油在低熱下析出氣體性能的現象，進而判斷變壓器自身的運行動態有著非常重要的意義。而研究變壓器油本身的氣體趨勢，對保證變壓器安全運行具有更加重要的意義。

1 實 驗

1.1 實驗原料選擇

選擇變壓器油中具有代表性的三種基礎油進行實驗分析，根據原油來源和相關數據我們可以看出，基礎油A和基礎油B中的烷碳率Cp一般小于或等于50%，是環烷基類型的基礎油；而基礎油C的烷碳率大于56%，是一種石蠟基基礎油。

1.2 試驗方法

通常變壓器在運行過程中出現80～120 ℃范圍內的溫度變化，以該變化溫度確定試驗方案：采用特殊方式將油樣放入注射器中，注射器容量分別為50 ml和100 ml，且裝入油樣保證無殘留氣泡。將放入油樣的注射器放置在鼓風烘箱當中，實施不同時間和溫度的老化存儲，同時保證存儲的溫度控制在80℃、100 ℃和120 ℃不同溫度下，時間控制在24 h、96 h和168 h不同時間段。

參考ASTMD7150-2005《在低熱條件下測定絕緣液體氣體特性的標準測試方法》，建立實驗室測試方式，對油樣進行UB/T 17623-1998氣相色譜法計算和分析。

2 結 果

2.1 變壓器油基礎油脫氣前后溶解氣體的含量

以基礎油B為例，對油品真空脫水、脫氣之后油品中存在的溶解氣體和水分含量進行分析。

脫氣前：水質量分數為15 μg/g，O2含量為37 813.3 μL/L，N2含量為56 471.3 μL/L，CO含量為0.71 μL/L，CO2含量為161.23 μL/L，CH4含量為1.05 μL/L，含氣量為6.71%。

脫氣后：水質量分數為8 μg/g O2含量為3 283.15μL/L，N2含量為8 663.16 μL/L，CO含量為0.35 μL/L，CO2含量為52.41 μL/L，CH4含量為0.33 μL/L，含氣量為0.79%。

由此可以看出，經過真空脫水、脫氣的油品中水質量分數小于10 μg/g，除N2含量體積分數有所增加外，其他氣體含量體積分數均降低，說明脫氣后油品中大部分氣體被除去，而總含氣量小于1.0%，能夠滿足實際變壓器裝機用油的基本要求。整體脫氣、脫水效果較好。

對基礎油B在不同存儲溫度和時間下真空脫氣前后產氣趨勢進行觀察分析。

脫氣前：在80 ℃下，存儲24 h、96 h和 168 h時間段內H2含量體積分數分別為3.84 μL/L、6.17 μL/L、 6.29 μL/L。在100 ℃下，存儲24 h、96 h和168 h時間段內H2含量體積分數分別為7.56 μL/L、253.17 μL/L、271.25 μL/L。在120 ℃下，存儲 24 h、96 h和168 h時間段內H2含量體積分數分別為 391.52 μL/L、413.62 μL/L、283.56 μL/L。

脫氣后：在80 ℃下，存儲24 h、96 h和168 h時間段內H2含量體積分數分別為3.42 μL/L、5.16 μL/L、5.89 μL/L。在 100 ℃下，存儲 24 h、96 h和168 h時間段內H2含量體積分數分別為7.12 μL/L、 241.85 μL/L、261.11 μL/L。在120 ℃下，存儲24 h、96 h和168 h時間段內H2含量體積分數分別為370.98 μL/L、 381.89 μL/L、 261.78 μL/L。

由以上資料分析可以看出，基礎油B脫氣前后所析出的烴含量隨著溫度升高而逐漸增加，主要是受到溶解氣體中O2的影響，說明在非故障條件下，變壓器基礎油會消耗溶解的O2，形成氧化反應。由此可以判斷出，變壓器油在運行過程中受到局部過熱影響，可能導致油中溶解的O2與油品中H2發生反應，使總烴含量增加。

2.2 變壓器基礎油溶解氣體含量的變化規律

為了將氧氣對研究的干擾排除，使實驗真實反映油品溶解氣體變化的規律，本次選擇油品經過真空脫氣，然后在實施存儲實驗。選擇基礎油A與C進行實驗觀察，在60～120 ℃下，將油品存儲24 h和168 h。觀察油品中H2與總烴含量形成的變化情況，如圖1所示。

從圖1所示的研究數據可以看出，在24 h時間存儲下，油品A與D的H2含量均隨溫度升高而增加，而總烴含量在60～100 ℃范圍內同樣隨溫度升高而緩慢增加，但在120 ℃是出現急劇增加現象。

基礎油A與D的H2與總烴含量之間存在一定的差異，但差異不大，可視為兩種含量基本相當。而在168 h時間存儲下，油品A與D的H2含量與總烴含量同樣隨著溫度升高而增加，但在120 ℃下，基礎油D的總烴量明顯遠遠高出基礎油A的含量。

3 總 結

變壓器油基礎油中在低熱下析出的氣體性能存在差異，基礎油中H2與總烴含量均隨著溫度升高而逐漸增加，且隨著存儲時間的不斷延長而導致先增大后穩定趨勢存在，而油品中溶解的O2含量對H2與總烴含量增加具有顯著影響。同時不同基屬的基礎油中氣體析出情況同樣具備隨溫度升高而升高的趨勢，其H2與總烴含量析出與基屬無緊密關系。

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