變壓器油取樣袋的研制

李婉祎，徐炎斌

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門 529000）

0 引言

考慮到絕緣和散熱的因素，油浸式電力變壓器廣泛應用于變電站中。變壓器油作為良好的冷卻、絕緣、消弧介質，在規(guī)定試驗周期內對變壓器內部填充的絕緣油開展取樣試驗工作，運用氣相色譜法分析絕緣油中溶解氣體組分含量以評估設備內部運行狀態(tài)，是判斷其運行狀態(tài)是否良好的關鍵手段[1]。在實際的生產運行中，試驗人員一般是先從試驗室?guī)ё卟Ａё⑸淦骰蛘吣タ谌噭┢康热∮凸ぞ?，運送到相應變電站，再打開被試變壓器的取樣閥，用注射器或磨口塞試劑瓶取出油樣運輸回實驗室，進行相關試驗[2]。

但是，玻璃注射器或磨口塞試劑瓶存在易破損、氣密性差等缺點，為了解決上述困難，本文通過探討采用塑料制作裝油器皿，旨在做出一種氣密性良好、方便高效的取油裝置。

1 選題理由

油試驗能及時反映變壓器的運行狀況，確保變壓器缺陷的及時發(fā)現，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。油的試驗參數與取油工具、過程息息相關，傳統(tǒng)的取油工具存在多種問題。

（1）從材料上看，傳統(tǒng)的取油工具多為玻璃器皿，從取出實驗室到拿回實驗室的過程，耗時長，若保存不當、路上稍加顛簸，玻璃器皿容易損壞，需要重新取樣，費時費力，甚至傷害試驗人員，提高了作業(yè)的風險。

（2）從標記上看，傳統(tǒng)的取油工具由于由玻璃打造，不易刻字，若想在取油工具上標記何年何月何時何地的油，需要重新打標簽，稍顯復雜。

（3）從氣密性上看，取樣用的玻璃器皿因多次清洗烘干導致的輕微變形會使氣密性變差，注射器芯容易被灰塵等雜物污染卡澀，會導致后續(xù)制樣過程中樣氣體積的變化，從而影響最終的試驗結果。試劑瓶無法做到全密封取樣，在油流入試劑瓶的過程中，油首先和空氣充分接觸，油中溶解的部分氣體容易逸散，同時試劑瓶頂部若有部分空間未裝滿油，隨著運輸過程中的顛簸，試劑瓶中的油也會振蕩溶解到試劑瓶中的空氣中，損失掉部分試驗氣體。且在不同溫度下，油中氣體的溶解度也隨之變化。最后，在制樣過程中，將試劑瓶中的油轉移到注射器時，油樣也會與空氣接觸，造成油中溶解氣體溢出，試驗結果誤差變大。

（4）從制樣流程上看，傳統(tǒng)取油方式較為繁瑣，需要多次清洗取油器皿，工作時間長，在試驗工作逐漸繁重的現在不符合工作需求。

（5）從價格上看，玻璃器皿比塑料工具單價更貴。

所以，改變目前的取油工具，制作出一種簡單方便、省時省力、精確度高的取油工具十分重要。

2 試驗過程

通過分析判斷，玻璃器皿易碎，塑料材質更適合擺放運輸，價廉易標注，故而確定試驗材料為塑料。該試驗旨在從各種不同種類的塑料當中選擇一種既不溶于絕緣油、又氣密性良好的塑料材質。為測試隨著時間的流逝，塑料袋上的有機物是否會溶解進絕緣油中及其影響，進行試驗1。試驗1 在30 ℃下，測試不同時間后，裝在試劑瓶及不同塑料介質內的絕緣油的擊穿電壓、微量水分、介質損耗因數、電導率、界面表面張力、酸值，其中，試劑瓶為對照組。同時，為了模擬真實的變壓器油油溫不同的特點。試驗2 測試了在同一時間不同溫度下，裝在試劑瓶及不同塑料介質內的絕緣油的擊穿電壓、微量水分、介質損耗因數、電導率、界面表面張力、酸值。其中，試劑瓶為對照組。試驗2 旨在測出絕緣油在不同的油溫下，是否會溶解塑料袋中有機物及其影響，部分試驗數據見表1。

表1 不同溫度下相同時間不同塑料材料的取樣袋相容性試驗

從試驗1 和試驗2 的數據可以看出，在PP、PET/PE、PVC 等材料中，PET/PE 取樣袋內的絕緣油，在同一溫度不同時間和不同溫度同一時間下的微量水分、介質損耗因數、界面表面張力、酸值都和試劑瓶中的試驗結果較為相近，說明絕緣油在溶解PET/PE 有機物時的溶解度最低。結果證明，PET/PE 是幾種材料中對試驗結果影響最小的，可以作為玻璃的替代品作為取樣工具的材料。

確定了PET/PE 取樣袋不會對擊穿電壓、微量水分、介質損耗因數、電導率、界面表面張力、酸值試驗結果有較大影響，接下來試驗PET/PE 取樣袋的氣密性。試驗3 選擇了有鋁箔層的藍色PET/PE 取樣袋，無鋁箔層的紅色PET/PE 取樣袋，以及玻璃注射器為試驗對象，測試其在不同時間的油中溶解氣體的組分含量。同樣地選擇玻璃注射器為對照組，通過塑料取樣袋與玻璃注射器的對比，分析出哪種PET/PE 取樣袋對油中溶解氣體的組分含量的影響最小。不同時間不同透明度的取樣袋氣密性試驗結果見表2，其中藍色取樣袋有鋁箔層，紅色取樣袋無鋁箔層，兩種顏色取樣袋均為PET/PE材料。

表2 不同時間不同透明度的取樣袋氣密性試驗

從數據中看出，無鋁箔層的紅色取樣袋內的絕緣油氫氣含量隨著時間顯著減少，而有鋁箔層的藍色取樣袋內的油中溶解氣體的組分含量，始終與玻璃注射器內的油中溶解氣體的組分含量相似，說明有鋁箔層的藍色取樣袋氣密性，明顯好于無鋁箔層的紅色取樣袋，與玻璃注射器的氣密性相當。

從試驗可以推斷出，采用有鋁箔層的PET/PE 取樣袋，可作為玻璃取油器皿的廉價替代品，其成本低且比玻璃注射器和試劑瓶更便于存放和運輸。同時，為了更好地采集變壓器油，取樣袋上設計并駁接魯爾接頭。相應地為簡化取樣流程，將袋子抽真空，并在袋子內充入氬氣，并再次抽真空，反復3 次，這樣設計的袋子不需要用變壓器油反復沖洗。采用三通閥和充滿氬氣的取樣袋進行取樣，可以減少絕緣油暴露在空氣中的概率，避免油中溶解的氣體逸散到空氣中，提高氣密性。

3 應用前景

傳統(tǒng)的使用玻璃注射器的取油流程為：開啟取油閥排除油管內不利于檢測的廢油→打開三通閥用變壓器油清洗注射器并反復3 次→用三通閥配合針管取45～50 mL 油樣→關閉取油閥→最后將針管和膠帽中的氣體排除干凈并控制油樣在40 mL時，利用膠帽將針管密封（油樣超過或少于40 mL，會影響后續(xù)的油色譜分析試驗數據精度，影響試驗結果準確性）[3]。

該取樣袋解決了傳統(tǒng)取樣工具存在的問題：

（1）采用PET/PE 塑料，不用擔心在運輸過程中損壞，同時也提高了試驗的安全性。

（2）塑料上用簽字筆更容易寫字，可以更簡單地對油樣進行備注，方便試驗人員的取用。

（3）取樣袋抽真空充入氬氣，絕緣油從設備中取出后立即就進入了取樣袋中，沒有和空氣接觸，更不會有注射器的卡澀現象。通過試驗3 也可以看出，取樣袋的氣密性良好。

（4）無需用變壓器油沖洗多次，精簡了取樣過程。

（5）塑料更為經濟實惠。

該取樣袋物美價廉、方便高效，宜于推廣。

4 結束語

為了滿足日益增長的變電設備試驗工作需求，精簡取油樣的流程，增強人身安全性，提高試驗結果的準確性，節(jié)約采購工具的成本，有鋁箔層的PET/PE 取樣袋，在實際生產應用中有良好的效果，具有保證人身安全、提高工作效率等優(yōu)點。