變壓器油絕緣性試驗(yàn)方法綜述

［關(guān)鍵詞］變壓器油；介質(zhì)損耗試驗(yàn)；微水分析；酸值試驗(yàn)；油中溶解氣體

［中圖分類號(hào)］TM406 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）10–0073–03

電力變壓器作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著極其重要的作用。為保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，需定期檢查其外觀、絕緣，監(jiān)測(cè)其油質(zhì)、油位等。為了保證供電的可靠性，在不停電的條件下可以對(duì)變壓器油進(jìn)行的試驗(yàn)有變壓器油介質(zhì)損耗試驗(yàn)、變壓器油微水分析、變壓器油酸值試驗(yàn)、變壓器油中溶解氣體分析，分別從變壓器油的劣化程度、變壓器油含水量、變壓器油中酸性物質(zhì)的含量及變壓器油中特征氣體的含量這幾方面檢測(cè)變壓器的油質(zhì)。另外，通過檢測(cè)變壓器油中特征氣體的組分及含量，可有效預(yù)診斷電力設(shè)備的潛伏性故障。因此，進(jìn)行變壓器油絕緣性試驗(yàn)可以提前預(yù)知變壓器運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)潛伏性的故障提前干預(yù)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1變壓器油絕緣性試驗(yàn)分類

1.1變壓器油介質(zhì)損耗試驗(yàn)

介質(zhì)損耗是指絕緣油在交流介質(zhì)中因介質(zhì)分子摩擦和高電場(chǎng)強(qiáng)度下的電離作用而發(fā)生的能量損耗。介質(zhì)損耗與電場(chǎng)頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度、介質(zhì)溫度和介質(zhì)雜質(zhì)等因素有關(guān)。

采用油介損電阻率測(cè)量儀進(jìn)行變壓器油的介質(zhì)損耗試驗(yàn)。試驗(yàn)開始前要對(duì)試驗(yàn)工具進(jìn)行可用性、干燥性檢查，合格以后才能進(jìn)行試驗(yàn)。首先取出試油，用注油器量取10mL樣油，將注油器針頭插入中心孔，注入到電極杯中，有少許油由下電極的溢油孔漏到下面的廢油杯時(shí)，停止注入。然后將注油器針頭插入中心孔吸油，并將樣油排入廢油杯，重復(fù)2～3次將油杯抽凈，重新注入10mL樣油即可進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2變壓器油微水分析

微量水測(cè)定儀根據(jù)庫倫滴定原理，采用的是卡爾·費(fèi)休法，其原理是基于有水時(shí)，碘被SO₂還原，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸氫吡啶。反應(yīng)式如下：

測(cè)量的依據(jù)是單質(zhì)碘與I-的動(dòng)態(tài)平衡，通電后陰極、陽極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

溶液導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可以通過檢測(cè)電極兩端電壓引起的電流數(shù)值的變化來反應(yīng)。溶液達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，電流穩(wěn)定不變。一旦有水分入侵，單質(zhì)碘的濃度就會(huì)降低，溶液的導(dǎo)電能力下降，電流數(shù)值發(fā)生改變，這就是測(cè)量原理。

采用微量水測(cè)定儀進(jìn)行變壓器油的微水分析。試驗(yàn)開始前要對(duì)試驗(yàn)工具進(jìn)行可用性、干燥性及試驗(yàn)所用溶液是否在保質(zhì)期內(nèi)進(jìn)行檢查，合格以后才能進(jìn)行試驗(yàn)。首先用待測(cè)樣品沖洗1000μL微量注射器3次，即準(zhǔn)確量取1000μL待測(cè)樣品，并排空注射器內(nèi)樣品空氣，用吸油紙將針頭擦拭干凈。將進(jìn)樣器針頭放入微水測(cè)試儀進(jìn)樣口，針頭不能接觸液面。然后按“進(jìn)樣”按鈕，在顯示屏倒計(jì)時(shí)結(jié)束前完成進(jìn)樣，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，進(jìn)樣針停留幾秒。

1.3變壓器油酸值試驗(yàn)

絕緣油酸值試驗(yàn)利用酸堿中和反應(yīng)，指示劑發(fā)生顏色的變化，來檢測(cè)油中酸性物質(zhì)的含量，其中用到的方法是測(cè)定法。采用沸騰乙醇抽出試油中的酸性組分，用氫氧化鉀乙醇溶液進(jìn)行滴定，確定中和1g試油酸性組分所需的氫氧化鉀毫克數(shù)。

采用絕緣油酸值自動(dòng)測(cè)定儀進(jìn)行變壓器油的酸值試驗(yàn)。試驗(yàn)開始前要對(duì)試驗(yàn)工具進(jìn)行可用性、保質(zhì)期檢查，合格以后才能進(jìn)行試驗(yàn)。開機(jī)點(diǎn)擊系統(tǒng)設(shè)置，首先用中和液對(duì)管路進(jìn)行清洗，清洗完畢后，用量杯量取10mL樣油，選擇變壓器油開始測(cè)試，此時(shí)，萃取液首先進(jìn)入樣杯，然后中和液開始滴定，溶液顏色先變?yōu)辄S色，隨著滴定的進(jìn)行，逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色。變?yōu)樗{(lán)綠色后，觸發(fā)感應(yīng)開關(guān)，中和液自動(dòng)停止滴定。

1.4變壓器油中溶解氣體分析

氣相色譜法的原理是利用特征氣體在固定相和流動(dòng)相的溶解度不同進(jìn)行分配。當(dāng)固定相和流動(dòng)相做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，樣品中的特征氣體在兩相之間進(jìn)行多次分配后，由于特征氣體的分配系數(shù)不同，其運(yùn)動(dòng)速度不一，在色譜柱中停留的時(shí)間也不一樣。經(jīng)過一定柱長后，樣品中各組分得到分離。

采用氣相色譜儀進(jìn)行變壓器油的溶解氣體分析。針對(duì)SD304-89標(biāo)準(zhǔn)推薦的氣路系統(tǒng)分析慢、流程復(fù)雜的問題，可采用雙流路氣路，流程如圖1所示，各個(gè)氣路互不干擾，相互獨(dú)立。

首先將油樣注入5mL的N₂，然后將注入完N2的樣油放入恒溫定時(shí)振蕩儀的卡槽內(nèi)，注射頭要位于下部。打開振蕩儀開關(guān)，按“啟動(dòng)”按鈕，振蕩儀自動(dòng)進(jìn)入升溫、振蕩（20min）、靜置（10min）模式。振蕩脫氣完成后，取出油樣進(jìn)行平衡氣的轉(zhuǎn)移工作，然后取出1mL注射器，經(jīng)空氣反復(fù)經(jīng)沖洗后，再用樣氣沖洗1次。利用定量卡子準(zhǔn)確量取0.5mL樣氣，從色譜儀進(jìn)樣口注入樣氣，點(diǎn)擊進(jìn)樣口“開始測(cè)量”按鈕，色譜儀開始進(jìn)行樣氣的測(cè)量工作。樣氣被載氣帶入色譜柱中進(jìn)行分離操作，其中H₂、CO、CO₂先被分離出來，TCD（熱導(dǎo)檢測(cè)器）檢測(cè)出H₂，CO、CO₂經(jīng)過鎳轉(zhuǎn)化爐與H2發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成CH₄被FID2檢測(cè)出，烴類特征氣體被色譜柱2分離出來，流經(jīng)FID1，被檢測(cè)出。檢測(cè)器識(shí)別后將特征氣體的濃度經(jīng)氣相色譜儀數(shù)據(jù)處理裝置，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，濃度結(jié)果在計(jì)算機(jī)顯示。

2實(shí)例分析

以某110kV變電站為例，對(duì)其3號(hào)主變進(jìn)行取樣，進(jìn)行變壓器油的絕緣性試驗(yàn)：變壓器油介質(zhì)損耗試驗(yàn)、變壓器油微水分析、變壓器油酸值試驗(yàn)、變壓器油中溶解氣體分析，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

根據(jù)表2絕緣油絕緣性試驗(yàn)的注意值，由表1可知，變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)、變壓器油微水、變壓器油酸值試驗(yàn)結(jié)果都在注意值范圍內(nèi)，而變壓器油中溶解氣體分析中H₂的含量超過注意值。

因H2超出注意值，引起了工作人員的注意。為了保證設(shè)備供電系統(tǒng)的安全，縮短取樣周期，密切關(guān)注變壓器油樣的變化，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)、變壓器油微水、變壓器油酸值試驗(yàn)結(jié)果依然在注意值范圍內(nèi)，而油中溶解氣體試驗(yàn)的H₂依然高出注意值。雖然微水試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果正常，但是鑒于微量水分反應(yīng)的是油中微水，固體絕緣材料容納水的能力遠(yuǎn)大于油，目前油中溶解氣體分析中H₂上漲幅度大，速度快，不排除絕緣受潮的可能。

根據(jù)分析結(jié)果，該變電站對(duì)受潮變壓器進(jìn)行停電檢修，發(fā)現(xiàn)變壓器儲(chǔ)油柜上側(cè)襯墊位置下移，存在受潮進(jìn)水的情況，加裝內(nèi)檔條并更換密封膠墊后，恢復(fù)送電，并進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

3結(jié)束語

變壓器油的絕緣性試驗(yàn)可以反應(yīng)出變壓器的運(yùn)行狀態(tài)和變壓器內(nèi)部的絕緣性能，通過試驗(yàn)結(jié)果可預(yù)診斷變壓器潛在故障，同時(shí)分析變壓器油中是否存在絕緣老化、高溫放熱或局部放電等問題，采取措施及時(shí)解決，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。