變壓器油取樣袋的研制

李婉祎，徐炎斌

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東江門(mén) 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(yīng)用于變電站中。變壓器油作為良好的冷卻、絕緣、消弧介質(zhì)，在規(guī)定試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)變壓器內(nèi)部填充的絕緣油開(kāi)展取樣試驗(yàn)工作，運(yùn)用氣相色譜法分析絕緣油中溶解氣體組分含量以評(píng)估設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)，是判斷其運(yùn)行狀態(tài)是否良好的關(guān)鍵手段[1]。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，試驗(yàn)人員一般是先從試驗(yàn)室?guī)ё卟Ａё⑸淦骰蛘吣タ谌噭┢康热∮凸ぞ撸\(yùn)送到相應(yīng)變電站，再打開(kāi)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(yùn)輸回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)[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(diǎn)，為了解決上述困難，本文通過(guò)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(yàn)?zāi)芗皶r(shí)反映變壓器的運(yùn)行狀況，確保變壓器缺陷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。油的試驗(yàn)參數(shù)與取油工具、過(guò)程息息相關(guān)，傳統(tǒng)的取油工具存在多種問(wèn)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(shí)驗(yàn)室到拿回實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程，耗時(shí)長(zhǎng)，若保存不當(dāng)、路上稍加顛簸，玻璃器皿容易損壞，需要重新取樣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至傷害試驗(yàn)人員，提高了作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）從標(biāo)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(biāo)記何年何月何時(shí)何地的油，需要重新打標(biāo)簽，稍顯復(fù)雜。

（3）從氣密性上看，取樣用的玻璃器皿因多次清洗烘干導(dǎo)致的輕微變形會(huì)使氣密性變差，注射器芯容易被灰塵等雜物污染卡澀，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)制樣過(guò)程中樣氣體積的變化，從而影響最終的試驗(yàn)結(jié)果。試劑瓶無(wú)法做到全密封取樣，在油流入試劑瓶的過(guò)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(shí)試劑瓶頂部若有部分空間未裝滿油，隨著運(yùn)輸過(guò)程中的顛簸，試劑瓶中的油也會(huì)振蕩溶解到試劑瓶中的空氣中，損失掉部分試驗(yàn)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(guò)程中，將試劑瓶中的油轉(zhuǎn)移到注射器時(shí)，油樣也會(huì)與空氣接觸，造成油中溶解氣體溢出，試驗(yàn)結(jié)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(shí)間長(zhǎng)，在試驗(yàn)工作逐漸繁重的現(xiàn)在不符合工作需求。

（5）從價(jià)格上看，玻璃器皿比塑料工具單價(jià)更貴。

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

2 試驗(yàn)過(guò)程

通過(guò)分析判斷，玻璃器皿易碎，塑料材質(zhì)更適合擺放運(yùn)輸，價(jià)廉易標(biāo)注，故而確定試驗(yàn)材料為塑料。該試驗(yàn)旨在從各種不同種類的塑料當(dāng)中選擇一種既不溶于絕緣油、又氣密性良好的塑料材質(zhì)。為測(cè)試隨著時(shí)間的流逝，塑料袋上的有機(jī)物是否會(huì)溶解進(jìn)絕緣油中及其影響，進(jìn)行試驗(yàn)1。試驗(yàn)1 在30 ℃下，測(cè)試不同時(shí)間后，裝在試劑瓶及不同塑料介質(zhì)內(nèi)的絕緣油的擊穿電壓、微量水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率、界面表面張力、酸值，其中，試劑瓶為對(duì)照組。同時(shí)，為了模擬真實(shí)的變壓器油油溫不同的特點(diǎn)。試驗(yàn)2 測(cè)試了在同一時(shí)間不同溫度下，裝在試劑瓶及不同塑料介質(zhì)內(nèi)的絕緣油的擊穿電壓、微量水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率、界面表面張力、酸值。其中，試劑瓶為對(duì)照組。試驗(yàn)2 旨在測(cè)出絕緣油在不同的油溫下，是否會(huì)溶解塑料袋中有機(jī)物及其影響，部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 不同溫度下相同時(shí)間不同塑料材料的取樣袋相容性試驗(yàn)

從試驗(yàn)1 和試驗(yàn)2 的數(shù)據(jù)可以看出，在PP、PET/PE、PVC 等材料中，PET/PE 取樣袋內(nèi)的絕緣油，在同一溫度不同時(shí)間和不同溫度同一時(shí)間下的微量水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、界面表面張力、酸值都和試劑瓶中的試驗(yàn)結(jié)果較為相近，說(shuō)明絕緣油在溶解PET/PE 有機(jī)物時(shí)的溶解度最低。結(jié)果證明，PET/PE 是幾種材料中對(duì)試驗(yàn)結(jié)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(huì)對(duì)擊穿電壓、微量水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率、界面表面張力、酸值試驗(yàn)結(jié)果有較大影響，接下來(lái)試驗(yàn)PET/PE 取樣袋的氣密性。試驗(yàn)3 選擇了有鋁箔層的藍(lán)色PET/PE 取樣袋，無(wú)鋁箔層的紅色PET/PE 取樣袋，以及玻璃注射器為試驗(yàn)對(duì)象，測(cè)試其在不同時(shí)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(duì)照組，通過(guò)塑料取樣袋與玻璃注射器的對(duì)比，分析出哪種PET/PE 取樣袋對(duì)油中溶解氣體的組分含量的影響最小。不同時(shí)間不同透明度的取樣袋氣密性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，其中藍(lán)色取樣袋有鋁箔層，紅色取樣袋無(wú)鋁箔層，兩種顏色取樣袋均為PET/PE材料。

表2 不同時(shí)間不同透明度的取樣袋氣密性試驗(yàn)

從數(shù)據(jù)中看出，無(wú)鋁箔層的紅色取樣袋內(nèi)的絕緣油氫氣含量隨著時(shí)間顯著減少，而有鋁箔層的藍(lán)色取樣袋內(nèi)的油中溶解氣體的組分含量，始終與玻璃注射器內(nèi)的油中溶解氣體的組分含量相似，說(shuō)明有鋁箔層的藍(lán)色取樣袋氣密性，明顯好于無(wú)鋁箔層的紅色取樣袋，與玻璃注射器的氣密性相當(dāng)。

從試驗(yàn)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(jià)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(yùn)輸。同時(shí)，為了更好地采集變壓器油，取樣袋上設(shè)計(jì)并駁接魯爾接頭。相應(yīng)地為簡(jiǎn)化取樣流程，將袋子抽真空，并在袋子內(nèi)充入氬氣，并再次抽真空，反復(fù)3 次，這樣設(shè)計(jì)的袋子不需要用變壓器油反復(fù)沖洗。采用三通閥和充滿氬氣的取樣袋進(jìn)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(yīng)用前景

傳統(tǒng)的使用玻璃注射器的取油流程為：開(kāi)啟取油閥排除油管內(nèi)不利于檢測(cè)的廢油→打開(kāi)三通閥用變壓器油清洗注射器并反復(fù)3 次→用三通閥配合針管取45～50 mL 油樣→關(guān)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(shí)，利用膠帽將針管密封（油樣超過(guò)或少于40 mL，會(huì)影響后續(xù)的油色譜分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度，影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性）[3]。

該取樣袋解決了傳統(tǒng)取樣工具存在的問(wèn)題：

（1）采用PET/PE 塑料，不用擔(dān)心在運(yùn)輸過(guò)程中損壞，同時(shí)也提高了試驗(yàn)的安全性。

（2）塑料上用簽字筆更容易寫(xiě)字，可以更簡(jiǎn)單地對(duì)油樣進(jìn)行備注，方便試驗(yàn)人員的取用。

（3）取樣袋抽真空充入氬氣，絕緣油從設(shè)備中取出后立即就進(jìn)入了取樣袋中，沒(méi)有和空氣接觸，更不會(huì)有注射器的卡澀現(xiàn)象。通過(guò)試驗(yàn)3 也可以看出，取樣袋的氣密性良好。

（4）無(wú)需用變壓器油沖洗多次，精簡(jiǎn)了取樣過(guò)程。

（5）塑料更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

該取樣袋物美價(jià)廉、方便高效，宜于推廣。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了滿足日益增長(zhǎng)的變電設(shè)備試驗(yàn)工作需求，精簡(jiǎn)取油樣的流程，增強(qiáng)人身安全性，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，節(jié)約采購(gòu)工具的成本，有鋁箔層的PET/PE 取樣袋，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)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(diǎn)。