淺談主變絕緣油的采集和試驗

摘 要：變壓器絕緣油的采集和試驗，對于及早發現變壓器內部的潛在故障、對不正常工作狀態及時預警，具有重要作用。文章從樣本選擇、取樣容器、取樣方法三個方面，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、電氣強度試驗四個方面，詳細分析和探討了主變絕緣油的采集和試驗過程。

關鍵詞：變壓器；絕緣油；采集；試驗

中圖分類號：TM835.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0171-02

隨著我國智能電網建設的進程不斷深入，變壓器在電網內的重要性日益凸顯。絕緣油在充油電氣設備中起絕緣、冷卻和滅弧的作用，油絕緣系統的壽命直接決定了變壓器的壽命，絕緣油的采集和試驗是驗證主變電氣絕緣性能優劣程度的重要方法和手段，為確保絕緣油性能良好，必須定期地對絕緣油進行測試，檢查變壓器油的物理性能、化學性能、電氣性能是否滿足要求。

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，決定了試驗結果是否能夠表征出變壓器油的真實性能。在實際的取樣過程中，對主變絕緣油的采集和取樣需要注重樣本選擇、取樣容器、取樣方法三個方面。

1.1 樣本選擇

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

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較好的棕色磨口瓶來存儲，對于取樣過程中對密封性能要求特別高的項目，還要求通過注射器來取樣，此外，還有一些特殊試驗（如顆粒度試驗等）需要通過專用的容器來取樣。

采樣容器不使用時，應當將其充滿油，并置于干燥防塵之處。再次使用前需要使用專用的試劑（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堿性，且清水能夠從瓶均勻流下為止。洗凈后進行烘干后冷卻，并再次密封，至取樣之前不允許開封。

1.3 取樣方法

取樣是變壓器絕緣油試驗中最重要的一環，取樣必須保證能夠準確而真實的反映出油樣的絕緣情況，整個過程必須避免外界的水分、灰層、雜質影響到樣本。

①從放油閥取樣時，應在取樣前將放油閥擦拭干凈并去除雜質，并先放出約2 kg后才能進行取樣，取樣前應確保取樣容器已經徹底清洗后，才開始正式取樣。

②如果試驗不在取樣處進行，則需要進行樣品的運輸。此時，應用干凈的軟布蓋住瓶塞，并用繩子扎住，以防外界污染。如果樣品需要經過長途運輸，則還需要將外部用石蠟或火漆封好，并貼上樣品標簽，注明采樣日期、來源、外界條件等信息。

2 主變絕緣油的試驗

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

2.1 色譜分析

色譜分析技術就是通過測量變壓器油中溶解的氣體含量，來分析變壓器絕緣油的實際情況，判斷可能存在的故障隱患。變壓器油的色譜分析是通過任何一類烴類氣體的產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。

電弧和局部過熱是產生變壓器故障的主要原因，而通過色譜分析方法，分析變壓器內部組分氣體與溫度的關系，來發現變壓器內部絕緣油的隱患，具有分離效能高、速度快、樣品用量少等優點，由于不同的變壓器油故障對應的氣體產氣量不同，因此，通過色譜分析判斷變壓器油故障也比較方便而準確。

2.2 微水含量分析

一般將1 000 ppm以下含量的低含水量認為是微量水分，微水含量對變壓器油也具有較大影響，溫度、水分和雜質是影響變壓器絕緣油介電強度的主要因素，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，導致變壓器油的氧化穩定性，引起油質老化。

變壓器的微水檢測通常是對采樣的變壓器油使用卡爾.費休試劑法、庫倫法等進行檢測，這些微水檢測方法精度高，但均具有一定污染，且檢測試劑必須現配現用，難以實時監控。隨著我國智能電網的建設與發展，變壓器在線進行微水監測逐漸增多，并逐漸發展成為主流技術趨勢，包括紅外光譜法、諧振腔微擾法、介電常數法等在內的新方法獲得推廣應用。

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的礦物油，包含多種烷烴、環烴族飽和烴、芳香族不飽和烴等。

當變壓器絕緣油內部出現老化和變質等，會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，變壓器油內會逐步出現甲烷、甲炔、乙炔等氣體，故障隱患的嚴重程度不同，產生的氣體含量也不同。因此，可以通過檢測變壓器油中這些氣體的含量，來判斷變壓器絕緣油的性能。

2.4 電氣強度試驗

變壓器電氣強度試驗是檢驗絕緣油介質強度的重要方法，變壓器油電氣強度試驗回路，如圖1所示。

其中，T1為調壓器，KA為回路過流保護，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度試驗主要包括以下幾步：

①試驗前樣本溫度接近室溫，試樣倒入被試容器前應顛倒幾次，以使得油樣均勻混合，但不應出現氣泡。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生的氣泡完全逸出后，再開始試驗。

②合上回路，接通電源后，開始進行升壓試驗。逐步將電壓升高，升壓速率約為3 000 V/s，直到達到絕緣油的電介質擊穿強度，產生明顯的火花放電為止，再記錄油擊穿瞬間的電壓數值。

③升壓試驗重復進行5次，取5次的平均值作為最終結果。

④試驗最高電壓為50 kV，如果達到最高電壓，試驗絕緣油未出現擊穿現象，則認為被試絕緣油合格，達到電氣擊穿強度試驗的最終要求。

3 結 語

目前，絕緣油已經被廣泛應用到眾多大型的電力設備中，由于運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備的絕緣特性，嚴重者可能造成擊穿，引發設備故障，因此，在實際使用中，除了做好變壓器絕緣油的采集和試驗外，還應定期進行維護和保養，以確保變壓器安全穩定運行。

參考文獻：

[1] 顧宏.電力絕緣油品質分析的重要性[J].現代電力，2013，（2）.

[2] 鄧科.特高壓換流變壓器絕緣油試驗的影響因素分析[J].安徽電力，2012，（4）.

[3] 王帆，于灝.變壓器絕緣油試驗影響因素分析[J].科學中國人，2014，（8）.

[4] 胡嘯.變壓器絕緣油中氣體檢測技術研究[D].沈陽：沈陽理工大學，2012.