變壓器油絕緣性試驗方法綜述

［關鍵詞］變壓器油；介質損耗試驗；微水分析；酸值試驗；油中溶解氣體

［中圖分類號］TM406 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0073–03

電力變壓器作為電力系統的重要組成部分，發揮著極其重要的作用。為保證變壓器安全穩定運行，需定期檢查其外觀、絕緣，監測其油質、油位等。為了保證供電的可靠性，在不停電的條件下可以對變壓器油進行的試驗有變壓器油介質損耗試驗、變壓器油微水分析、變壓器油酸值試驗、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的含量及變壓器油中特征氣體的含量這幾方面檢測變壓器的油質。另外，通過檢測變壓器油中特征氣體的組分及含量，可有效預診斷電力設備的潛伏性故障。因此，進行變壓器油絕緣性試驗可以提前預知變壓器運行狀態，對潛伏性的故障提前干預，保證電網安全穩定運行。

1變壓器油絕緣性試驗分類

1.1變壓器油介質損耗試驗

介質損耗是指絕緣油在交流介質中因介質分子摩擦和高電場強度下的電離作用而發生的能量損耗。介質損耗與電場頻率、電場強度、介質溫度和介質雜質等因素有關。

采用油介損電阻率測量儀進行變壓器油的介質損耗試驗。試驗開始前要對試驗工具進行可用性、干燥性檢查，合格以后才能進行試驗。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，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2～3次將油杯抽凈，重新注入10mL樣油即可進行試驗。

1.2變壓器油微水分析

微量水測定儀根據庫倫滴定原理，采用的是卡爾·費休法，其原理是基于有水時，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。反應式如下：

測量的依據是單質碘與I-的動態平衡，通電后陰極、陽極發生的化學反應如下：

溶液導電能力的強弱可以通過檢測電極兩端電壓引起的電流數值的變化來反應。溶液達到動態平衡時，電流穩定不變。一旦有水分入侵，單質碘的濃度就會降低，溶液的導電能力下降，電流數值發生改變，這就是測量原理。

采用微量水測定儀進行變壓器油的微水分析。試驗開始前要對試驗工具進行可用性、干燥性及試驗所用溶液是否在保質期內進行檢查，合格以后才能進行試驗。首先用待測樣品沖洗1000μL微量注射器3次，即準確量取1000μL待測樣品，并排空注射器內樣品空氣，用吸油紙將針頭擦拭干凈。將進樣器針頭放入微水測試儀進樣口，針頭不能接觸液面。然后按“進樣”按鈕，在顯示屏倒計時結束前完成進樣，倒計時結束后，進樣針停留幾秒。

1.3變壓器油酸值試驗

絕緣油酸值試驗利用酸堿中和反應，指示劑發生顏色的變化，來檢測油中酸性物質的含量，其中用到的方法是測定法。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行滴定，確定中和1g試油酸性組分所需的氫氧化鉀毫克數。

采用絕緣油酸值自動測定儀進行變壓器油的酸值試驗。試驗開始前要對試驗工具進行可用性、保質期檢查，合格以后才能進行試驗。開機點擊系統設置，首先用中和液對管路進行清洗，清洗完畢后，用量杯量取10mL樣油，選擇變壓器油開始測試，此時，萃取液首先進入樣杯，然后中和液開始滴定，溶液顏色先變為黃色，隨著滴定的進行，逐漸變為藍綠色。變為藍綠色后，觸發感應開關，中和液自動停止滴定。

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相的溶解度不同進行分配。當固定相和流動相做相對運動時，樣品中的特征氣體在兩相之間進行多次分配后，由于特征氣體的分配系數不同，其運動速度不一，在色譜柱中停留的時間也不一樣。經過一定柱長后，樣品中各組分得到分離。

采用氣相色譜儀進行變壓器油的溶解氣體分析。針對SD304-89標準推薦的氣路系統分析慢、流程復雜的問題，可采用雙流路氣路，流程如圖1所示，各個氣路互不干擾，相互獨立。

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振蕩儀的卡槽內，注射頭要位于下部。打開振蕩儀開關，按“啟動”按鈕，振蕩儀自動進入升溫、振蕩（20min）、靜置（10min）模式。振蕩脫氣完成后，取出油樣進行平衡氣的轉移工作，然后取出1mL注射器，經空氣反復經沖洗后，再用樣氣沖洗1次。利用定量卡子準確量取0.5mL樣氣，從色譜儀進樣口注入樣氣，點擊進樣口“開始測量”按鈕，色譜儀開始進行樣氣的測量工作。樣氣被載氣帶入色譜柱中進行分離操作，其中H₂、CO、CO₂先被分離出來，TCD（熱導檢測器）檢測出H₂，CO、CO₂經過鎳轉化爐與H2發生反應，轉化成CH₄被FID2檢測出，烴類特征氣體被色譜柱2分離出來，流經FID1，被檢測出。檢測器識別后將特征氣體的濃度經氣相色譜儀數據處理裝置，再轉換成數字信號，濃度結果在計算機顯示。

2實例分析

以某110kV變電站為例，對其3號主變進行取樣，進行變壓器油的絕緣性試驗：變壓器油介質損耗試驗、變壓器油微水分析、變壓器油酸值試驗、變壓器油中溶解氣體分析，試驗結果見表1。

根據表2絕緣油絕緣性試驗的注意值，由表1可知，變壓器油介質損耗因數、變壓器油微水、變壓器油酸值試驗結果都在注意值范圍內，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。為了保證設備供電系統的安全，縮短取樣周期，密切關注變壓器油樣的變化，試驗結果見表3。

由表3可知，變壓器油介質損耗因數、變壓器油微水、變壓器油酸值試驗結果依然在注意值范圍內，而油中溶解氣體試驗的H₂依然高出注意值。雖然微水試驗測試結果正常，但是鑒于微量水分反應的是油中微水，固體絕緣材料容納水的能力遠大于油，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。

根據分析結果，該變電站對受潮變壓器進行停電檢修，發現變壓器儲油柜上側襯墊位置下移，存在受潮進水的情況，加裝內檔條并更換密封膠墊后，恢復送電，并進行試驗，結果見表4。

3結束語

變壓器油的絕緣性試驗可以反應出變壓器的運行狀態和變壓器內部的絕緣性能，通過試驗結果可預診斷變壓器潛在故障，同時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，采取措施及時解決，保障電網安全穩定運行。