《城市軌道交通電氣設備測試（第2版）》 課件3.9微水檢測

《高電壓檢測項目》微水檢測目錄01微水檢測的必要性02微水檢測方法03微水測量儀使用方法01微水檢測的必要性微水檢測的必要性

對于液體介質(zhì)（如變壓器油）和氣體介質(zhì)（如SF6），如果摻雜有水分，絕緣性能會受到非常大的影響，所以高壓電氣設備運行檢測中需要進行微水檢測。

變壓器中的水分含量對變壓器油的絕緣性能和絕緣紙的老化有很大的影響，監(jiān)測變壓器油中微水含量對評估變壓器絕緣狀況有著十分重要的意義。變壓器中的絕緣材料主要成分為聚合纖維素紙，會隨著使用時間的增長而產(chǎn)生劣化，由 于水分擴散作用的存在，絕緣紙與變壓油之間存在著水分交換。油溫會使水在變壓器油中的溶解度發(fā)生改變，導致油吸收或析出微量的水分，同時絕緣紙會吸收或者析出水分到變壓器油中。微水檢測的必要性

在變壓器中油中水分跟絕緣紙中的水分處在一個相對平衡的狀態(tài)，因此可以通過油中微水含量來反推得絕緣紙中的水含量重量百分比。盡管油中水含量很小，但是對油的絕緣性能有很大的影響，水分能降低絕緣系統(tǒng)的擊穿電壓，增加絕緣系統(tǒng)的介質(zhì)損耗率。

如圖3-54所示為微量水分測定儀，如圖3-55所示為擊穿電壓和油中含水量的關系圖，如圖3-56所示為水分對油介質(zhì)損耗率的影響，變壓器的安全運行與其絕緣材料的狀態(tài)息息相關。微水檢測的必要性圖3-54微量水分測定儀微水檢測的必要性圖3-55擊穿電壓和油中含水量的關系圖圖3-56水分對油介質(zhì)損耗率的影響微水檢測的必要性

變壓器中的水不僅會降低變壓器油的絕緣強度，也會加速絕緣紙的老化的危害。根據(jù)IEEE的標準可知，在286

kV以上的變壓器中油中水含量在15L/L以下時，不會對變壓器油的絕緣強度帶來很大的影響。因為水分在變壓器中的分布不均勻且高壓繞組附近水分容易聚集，當微水含量超過25L/L時，會給變壓器的安全運行帶來隱患。油中水分的增多，加劇有機酸的生成，腐蝕變壓器里面的金屬材料，從而形成氧化物，降低變壓器油的流動性，增加變壓器油的吸潮性，給變壓器的運行帶來風險并且影響其壽命，如圖3-57所示為變壓器油吸潮導致的絕緣下降。微水檢測的必要性圖3-57變壓器油吸潮導致的絕緣下降微水檢測的必要性（1）降低變壓器油的性能當變壓器油中水分含量增加時，會導致油的擊穿電壓下降。特別是因為水是極性分子，容易在電場作用下向著高壓區(qū)聚集，析出自由水，從而引發(fā)事故。油中水含量100～200

mg/kg，則使油擊穿電壓大幅度降至1.0

kV，油中纖維雜質(zhì)極易吸收水分，在電場作用下，在電極間形成導電的“小橋”從而容易擊穿。變壓器中微水含量過高的危害主要表現(xiàn)在以下幾點。（2）介質(zhì)損耗因數(shù)升高變壓器油的介質(zhì)損耗也與水含量有著密切的關系，水含量越高功率損耗越大。懸浮的乳化水對絕緣性能影響最大，使油介質(zhì)不均勻，發(fā)熱嚴重。變壓器中的水與酸類和金屬反應生成鹽或者皂類，有催化氧化作用，加速油的老化。油中水分也會促進微生物的生長，形成油泥，降低變壓器油的性能。微水檢測的必要性（3）促使絕緣纖維老化變壓器中的固體絕緣材料紙板跟絕緣紙具有強烈的吸濕性，水分在絕緣紙的老化（纖維素聚合度降低）過程中起到了催化劑的作用，老化的絕緣紙的機械性能都會大幅度下降。如新出廠的絕緣紙的纖維素聚合度（DP）為1100，使用30年后的該紙的纖維素聚合度會降至200，這就會使得紙張變得易碎而且對外力的承受力降低。過高的水含量會加速老化過程。絕緣纖維的分子是葡萄糖分子，水分進入纖維分子后降低其引力，促使其水解成低分子的物質(zhì)，降低纖維機械強度和聚合度。試驗證明，絕緣纖維中的水分每增加1倍，纖維的機械強度下降1/2，當溫度升高，油中的水增加，纖維的水降低，溫度降低則相反。因此，應監(jiān)視油中的微水，進而監(jiān)視絕緣纖維的老化。微水檢測的必要性（4）加速金屬腐蝕水分助長了有機酸的腐蝕能力，加速了對金屬部件的腐蝕。綜上所述，油中含水量愈多，油質(zhì)本身的老化、設備絕緣老化及金屬部件的腐蝕速度愈快，監(jiān)測油中水分的含量（尤其是溶解水的含量）十分必要。02微水檢測方法微水檢測方法微水檢測方法

微水檢測對不同介質(zhì)方法也不同。對于油介質(zhì)中水分檢測，卡爾費休滴定檢測是最常用的水分檢測方法；對于絕緣氣體中水分檢測，使用微水測量儀，又稱露點儀。2.1微水來源

電力設備中微水有外部和內(nèi)部兩個主要來源。外部來源如在變壓器安裝時，干燥處理得不徹底。通常變壓器油經(jīng)歷過干燥，因而具有較強的吸濕性，所以在變壓器的運行和檢修過程中由于密封性不好，可以從濕潤的空氣中吸收部分水分。內(nèi)部來源在于變壓器老化過程中水分，如變壓器油跟絕緣紙在使用中會逐漸老化，絕緣紙中的纖維素由于老化導致其聚合程度（DP）降低，聚合度降低會釋放出原來存在于聚合鍵中的化合水。水分也是變壓器油氧化反應的產(chǎn)物之一。微水檢測方法

變壓器在運輸、貯存、使用過程中，由外界進入或油自身氧化產(chǎn)生水，產(chǎn)生的水分會以下列游離水、顆粒水和乳化水狀態(tài)存在。

游離水多為外界入侵的水分，如不攪動不易與水結(jié)合，不影響油的擊穿電壓，但也不允許，如果油中可能有溶解水，需立即處理。顆粒水是極度細微的顆粒溶于水，通常由空氣中進入油中，急劇降低油的擊穿電壓，介質(zhì)損耗加大，可以通過真空濾油處理。乳化水是油品精煉不良，或者長期運行油質(zhì)老化，或者油被乳化物污染，都會降低油水之間的界面張力，油水混合在一起形成乳化狀態(tài)。微水檢測方法2.2變壓器絕緣油中微水的測試方法評估絕緣材料中的濕度，是確保變壓器可靠性和使用壽命的一個重要因素。絕緣油中的濕度在不斷地變化，因而可能對質(zhì)量造成不利影響。另外，大部分濕度分布在絕緣紙中。濕度會影響固體和液體絕緣材料的介電擊穿強度，并影響纖維素絕緣材料的老化速度以及過載時的氣泡形成傾向。環(huán)境溫度、負載、老化、泄漏以及其他因素會引起濕度的不斷變化，因此，隨著變壓器溫度的循環(huán)變化，需連續(xù)監(jiān)視和診斷，特別是對過載或峰值負載的變壓器更有必要。變壓器絕緣系統(tǒng)中的總濕度由纖維素和液體中的水分含量決定。絕緣紙和絕緣油中的濕度關系僅取決于溫度。微水檢測方法

當溫度增加時，水在絕緣油中的溶解性（溶液含水能力）增加，水分會從絕緣紙轉(zhuǎn)移到絕緣油中。

當溫度降低時，這一過程則會反向進行，但水分從液體介質(zhì)流動到固體絕緣材料的速度相當緩慢。

因此，絕緣油冷卻期間的含水量高于加熱期間。要通過監(jiān)視液體介質(zhì)中的水分含量了解絕緣紙的真實濕度，變壓器必須處于相對穩(wěn)定的溫度狀態(tài)。微水檢測方法2.3露點儀的原理

若氣體中含水，則對絕緣性能影響非常大。氣體中含水量的測定方法有兩種：重量測定法和露點測定法。其中重量測定法是用五氧化二磷吸收氣體中的水分，使質(zhì)量增加，從吸收前后的重量差來計算水分含量。露點測定法是利用氣體中水蒸氣的冷凝溫度（即露點）與氣體中水蒸氣的含量有關，通過測量露點，從而掌握水分含量。常見的是使用露點儀測量。

露點是指空氣濕度達到飽和時的溫度。露點監(jiān)測儀就是檢測該溫度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫，直到鏡面上隱現(xiàn)露滴（或冰晶）的瞬間，測出鏡面平均溫度，即為露點（霜）溫度。它測濕精度高，但需光潔度很高的鏡面，精度很高的溫控系統(tǒng)，以及靈敏度很高的露滴（冰晶）的光學探測系統(tǒng)。使用時必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔，否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測量誤差。如圖3-58所示為精密露點儀。微水檢測方法圖3-58精密露點儀微水檢測方法

在測量原理上，鏡面結(jié)露的方法是最直接且精度最高的方法。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，光電、新材料、紅外、微波、微電子、光纖、聲波技術甚至納米技術應用到氣體中水分的測量。從測量原理上，露點儀可以分為冷鏡式、電傳感器式、電介法式、晶體振蕩式、紅外式、半導體傳感器式露點儀等。03微水測量儀使用方法微水測量儀使用方法智能微水測量儀適用的領域非常廣泛，空氣、氮氣、惰性氣體以及任何不含腐蝕性介質(zhì)的氣體的濕度測量，尤其適合于SF6氣體的濕度測量，電力、石化、冶金、環(huán)保等部門均有采用。下面以SF6微水測量儀說明其使用方法。3.1連接SF6設備

將測量管道上螺紋端與開關接頭連接好，用扳手擰緊，關閉測量管道上另一端的針型閥；再把測試管道上的快速接頭一端插入微水儀上的采樣口；將排氣管道連接到出氣口。最后將開關接頭與SF6電氣設備測量接口連接好，用扳手擰緊。3.2檢查電量

儀器一般可使用交流和直流，推薦優(yōu)先使用交流電。使用直流電時，請查看右上角顯示的電池電量，如果電量低于約20%，請關機充電后繼續(xù)使用。微水測量儀使用方法3.3開始測量

首先全部打開儀測量管道上的針型閥，然后用面板上的流量閥調(diào)節(jié)流量，把流量調(diào)節(jié)到0.5L/M左右，開始測量SF6露點。第一次測量時間需要5～10min，其后每臺設備需要3～5min。3.4存儲數(shù)據(jù)

設備測量完成后，可以將數(shù)據(jù)保存在儀器中，按“確定”鍵調(diào)出操作菜單。3.5測量其他設備

一臺設備測量后，關閉測量管道上的針型閥和微水儀上的調(diào)節(jié)閥。將轉(zhuǎn)接頭從SF6電氣設備上取下，測量結(jié)束。微水測量儀使用方法3.6含水量標準

如表3-19所示為六氟化硫斷路器含水量測量要求。測試內(nèi)容標準六氟化硫斷路器出廠和大修中（整體裝復以前）應分別測量開斷單元和支柱單元水分值≤150交接時由支柱下部充氣接口測量斷路器水分值≤150運行中由支柱下部充氣接口測量斷路器水分值。測試周期按“預試規(guī)程”規(guī)定≤200運行中，必要時（開斷單元漏氣、解體過開斷單元）六氟化硫斷路器應由聯(lián)箱內(nèi)自封接頭處單獨測量開斷氣室含水量≤300表3-19六氟化硫斷路器含水量