變壓器油基礎(chǔ)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(chǔ)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(jié)果表明，變壓器油基礎(chǔ)油在真空脫氣后，不同芳烴含量和不同原油基礎(chǔ)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(guān)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(guān)性，并且與基屬無關(guān)。

關(guān)鍵詞：變壓器油；低熱；油中溶解氣體

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

變壓器設(shè)備故障一直是危機(jī)電力系統(tǒng)的主要原因，隨著人們對變壓器故障的分析判斷經(jīng)驗來講，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行中變壓器的溶解氣體組成與電氣設(shè)備的絕緣故障有著密切的關(guān)系。

因此，通過檢測運(yùn)行中變壓器油基礎(chǔ)油在低熱下析出氣體性能的現(xiàn)象，進(jìn)而判斷變壓器自身的運(yùn)行動態(tài)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(yùn)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(chǔ)油進(jìn)行實驗分析，根據(jù)原油來源和相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以看出，基礎(chǔ)油A和基礎(chǔ)油B中的烷碳率Cp一般小于或等于50%，是環(huán)烷基類型的基礎(chǔ)油；而基礎(chǔ)油C的烷碳率大于56%，是一種石蠟基基礎(chǔ)油。

1.2 試驗方法

通常變壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)80～120 ℃范圍內(nèi)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(fēng)烘箱當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)測試方法》，建立實驗室測試方式，對油樣進(jìn)行UB/T 17623-1998氣相色譜法計算和分析。

2 結(jié) 果

2.1 變壓器油基礎(chǔ)油脫氣前后溶解氣體的含量

以基礎(chǔ)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(jìn)行分析。

脫氣前：水質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jīng)過真空脫水、脫氣的油品中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g，除N2含量體積分?jǐn)?shù)有所增加外，其他氣體含量體積分?jǐn)?shù)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(jī)用油的基本要求。整體脫氣、脫水效果較好。

對基礎(chǔ)油B在不同存儲溫度和時間下真空脫氣前后產(chǎn)氣趨勢進(jìn)行觀察分析。

脫氣前：在80 ℃下，存儲24 h、96 h和 168 h時間段內(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(nèi)H2含量體積分?jǐn)?shù)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(chǔ)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(chǔ)油會消耗溶解的O2，形成氧化反應(yīng)。由此可以判斷出，變壓器油在運(yùn)行過程中受到局部過熱影響，可能導(dǎo)致油中溶解的O2與油品中H2發(fā)生反應(yīng)，使總烴含量增加。

2.2 變壓器基礎(chǔ)油溶解氣體含量的變化規(guī)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(guī)律，本次選擇油品經(jīng)過真空脫氣，然后在實施存儲實驗。選擇基礎(chǔ)油A與C進(jìn)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(shù)據(jù)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(nèi)同樣隨溫度升高而緩慢增加，但在120 ℃是出現(xiàn)急劇增加現(xiàn)象。

基礎(chǔ)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(dāng)。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(chǔ)油D的總烴量明顯遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出基礎(chǔ)油A的含量。

3 總 結(jié)

變壓器油基礎(chǔ)油中在低熱下析出的氣體性能存在差異，基礎(chǔ)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(dǎo)致先增大后穩(wěn)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(chǔ)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(guān)系。

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