變壓器絕緣油化驗在電力系統(tǒng)的運用

變壓器絕緣油化驗在電力系統(tǒng)的運用

王超

（國家能源集團朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司原平分公司，山西忻州

034100）

。引言

變壓器在使用中，尤其是開啟及關閉的操作中容易引起電弧現(xiàn)象，通

過絕緣油可有效消滅電弧，保證各組件運行的安全性，避免變壓器中

的鐵芯、線圈等受到空氣、水分的浸蝕而生銹腐蝕，既能確保變壓器

穩(wěn)定運行，還能提高其安全性，延長設備壽命。基于此，探討油化驗

在電力系統(tǒng)的運用尤為必要。

1變壓器絕緣油化驗的重要性

變壓器絕緣油化驗可為變壓器運行的安全性、可靠性提供重要的性能

參考信息，如變壓器的腐蝕狀態(tài)、絕緣狀杰、密封性能以及異常放電

等，都可以通過油品化驗結果及時有效地掌握。通過變壓器絕緣油品

化驗，能及時有效了解變壓器性能的相關信息，為設備的檢修提供有

價值的參考，為變壓器是否需要解列提供必要的參考信息和數(shù)據(jù)支撐。

總之，加強對變壓器絕緣油化驗的研究，可為變壓器的狀態(tài)檢修提供

必要的技術保障，為電力系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、智慧化、不停電運行打下

堅實基礎。

2變壓器絕緣油性能變化的常見形式及危害

2.1化學性能變化

絕緣油化學性能變化主要是通過酸價這一指標來判斷。隨著變壓器投

入使用時間的延長，酸價也會逐漸發(fā)生變化。如果變壓器絕緣油的酸

價超過0.1,就極易發(fā)生故障、甚至停止運行。此外，變壓器絕緣油

的pH值越大，絕緣油的純度越高。但隨著使用時間的增加，pH數(shù)

值會逐漸降低，如果pH值低于0.4,則提示絕緣油中存在較多雜質，

會加劇對設備的腐蝕，且絕緣性能也隨之降低，容易出現(xiàn)漏電等問題,

安全隱患開始增大。

2.2物理性能變化

由于電力系統(tǒng)中變壓器的特殊作用，決定了變壓器絕緣油的物理性能

對變壓器的影響非常大。通常情況下，剛投入使用的絕緣油呈淡藍色,

隨著使用時間的增加，顏色會逐步加深，各種雜物增多，變?yōu)榱淤|油，

致使變壓器無法安全運行。因為劣質油能夠分解成多種產物，這些產

物會在變壓器散熱管、線圈等部位沉積而形成油泥，致使變壓器絕緣

油無法正常循環(huán)流動，絕緣性能快速降低，變壓器在此種狀態(tài)下運行,

極易發(fā)生污閃等問題。區(qū)分優(yōu)質絕緣油和劣質絕緣油的關鍵指標是黏

度，絕緣油低于1.B恩氏黏度(9.5mm2/s)是優(yōu)質油，反之是劣質

油。變壓器投入的時間越長，絕緣油的質量會隨之下降，油體的黏度

增加、質量變差，散熱和絕緣效果都隨之降低，對其使用壽命造成影

響。若絕緣油的問題較多，甚至還會誘發(fā)失火、爆炸等事故。

表面張力也變壓器絕緣油的主要物理性能參數(shù)，變壓器運行中，絕緣

油的表面張力不斷發(fā)生變化，通常以35mN/m為絕緣油的標準表面

張力。隨著使用時間增加，絕緣油不斷劣化，表面張力不斷降低，降

低到19mN/m時，表明絕緣油已變?yōu)榱淤|油，其中可能含有大量的

雜質、氧化物，如果不及時更換，極易發(fā)生故障和安全問題［口。

2.3電氣性能變化

新投入使用的絕緣油純度較高，但隨著使用時間的延長，絕緣油中的

水分、雜質等逐漸增多，其純度及性能持續(xù)降低。如果變壓器絕緣油

中的水分超過總量的0.02%,則介質損傷不斷加劇，損傷范圍超過

0.3%,將會對變壓器運行產生嚴重威脅形成安全隱患，需要及時采取

有效措施進行處理C此外，擊穿電壓也會受到變壓器絕緣油中含水量

增多的影響，如果絕緣油中含水量超過變壓器運行的最大允許標準,

勢必會影響擊穿電壓。如果含水量達到0.02%以上，擊穿電壓會加劇

減低，當達到一定降低幅度后，將影響變壓器的正常運行。

3絕緣油品化驗在電力系統(tǒng)的運用

3.1內容

變壓器絕緣油在變壓器運行中起到傳輸介質和冷卻的功能，其優(yōu)劣程

度對變壓器運行的安全性、穩(wěn)定性有較大影響。導致變壓器絕緣濁劣

化的主要原因有變壓器絕緣油被污染、過熱、電場強度過大、氧化嚴

重等，其中污染主要指的是受潮氣污染。為保證變壓器絕緣油的化學

性能、物理性能、電氣性能等滿足變壓器運行的要求，需要進行一系

列化驗，變壓器絕緣油化驗內容主要包括乂下7個方面。

(1)機械雜質化驗。通過機械雜質化驗，可快速準確地發(fā)現(xiàn)變壓器

絕緣油中不溶性油泥、纖維及其他雜質的種類和含量。提醒工作人員

及時清理或更換絕緣油。如果絕緣油中這些物質過多，會引起油道堵

塞，或沉在積變壓器線圈中的某個位置，無法正常散熱，導致局部溫

度無法及時散發(fā)，引起火災等安全事故。

(2)水分化驗。水分是影響變壓器絕緣泊性能的關鍵指標，含水量

過大，會直接導致絕緣油失去原有的性能，降低變壓器各零部件運行

的可靠性和使用壽命。

(3)酸值。若變壓器絕緣油中酸性產物含量過大，會導致絕緣海的

導電性增加，起不到絕緣作用，冷卻性能也會降低，隨著使用時間的

增加，溫度持續(xù)升高，加速固體材料老化速度，縮短使用壽命。

(4)pH值。變壓器絕緣油老化初期，極易生成低分子有機物酸，常

見的有甲酸、乙酸等，提升絕緣油的溶水性，對于變壓器的金屬元件

以及絕緣材料都造成腐蝕問題，影響其絕緣性能，對其使用壽命也造

成嚴重影響，運維成本隨之增加。

(5)閃點。隨著變壓器絕緣油閃點的不斷降低，會形成一定量的可

揮發(fā)性可燃氣體，氣體通常具有良好的導熱性，電氣設備溫度增加,

如果出現(xiàn)電孤放電，溫度會隨之快速上升，使絕緣油裂解的現(xiàn)象加劇。

通過閃點測定，可及時準確地發(fā)現(xiàn)設備故障，提醒工作人員及時解決,

保證變壓器運行的安全性和穩(wěn)定性。

(6)耐壓。絕緣油是變壓器的主要絕緣材料，其擊穿電壓是保證設

備安全的關鍵參數(shù)，如果擊穿電壓下降，必然會影響絕緣效果。電壓

擊穿設備，將引發(fā)安全事故。

(7)色譜分析。色譜分析是油化驗在電力系統(tǒng)運用的關鍵，通過色

譜分析，可準確預測變壓器運行中的潛伏性故障。其他影響變壓器絕

緣油的主要因素是局部過熱引發(fā)電暈、放電等問題，主要氣體包括甲

烷、乙塊、丙烯、一氧化碳以及二氧化碳等。通過色譜分析可獲知絕

緣油中的氣體種類、含量等，可作為判斷變壓器運行故障的主要依據(jù)

⑵。

3.2方法

3.2.1物理性能試驗

變壓器絕緣油屬于典型的礦物油，組分復雜，并不是單一的化學物質，

是一種由多種液態(tài)燒組成的混合油，無法準確獲知單體組分和相關的

物理性能，只能總體分析其物理性能，具有多種妙類化合物的綜合物

理性能［3］。因此，在絕緣油物理性能試驗中，可采用條件試驗法對

變壓器絕緣油的密度、黏度、閃點、凝點等物理性能進行測試。

3.2.2化學性質試驗

化學性質是衡量變壓器絕緣油性能的主要指標，其測定機理比較簡單,

主要是根據(jù)絕緣油相關的物質特性，利用相應試劑發(fā)生化學反應，通

過化學反應的過程、產生物等，對絕緣油的化學性質進行定量和定性

分析。通過化學性能試驗，可對變壓器絕緣油的水溶性酸、酸值、苛

性鈉、氧化安定性等進行全面測定，為絕緣油的使用、更換提供數(shù)據(jù)

支撐。

3.2.3電氣性能試驗

變壓器設備中的絕緣油是液體狀態(tài)的絕緣材料，通過采用電氣性能試

驗，可以了解這種材料的擊穿電壓、介質損耗因數(shù)、體檢電阻率等，

通過這些指標，可準確分析絕緣油電氣性能的優(yōu)劣，主要是通過特定

的儀器，按照相應的標準和試驗方法獲知電氣性能。

3.2.4色譜分析法

色譜分析法主要原理是利用色譜柱，在凈值不同狀態(tài)下得高沸點或是

固定相，它們對絕緣油不同組分的吸收效果或溶解效果的差異性，促

使各組分在色譜柱中的移動速度不同進行準確區(qū)分，再通過專業(yè)的檢

測器進行鑒定［4］。利用氣象色譜法測定變壓器絕緣油中的溶解氣體

含量，可直接應用于變壓器故障性質判斷和處理。

4實例分析

2022年8月，某220kV變電站運行中220kVI母PT（Potential

Transformer,電壓互感器）中的A相電壓只超過20V,該變電站

PT為先進的電容式電壓互感器，于2022年6月更換完成，通過電

容式互感器的結構可知，造成電壓缺失的主要原因有3個：①PT電

磁單元發(fā)生二次側斷線或者短路;②電容器單元故障，分壓電容C2短

路；③PT電磁單元一次側故障。

為找到故障根源，對A相PT取絕緣油進行色譜分析，分析結果為：

氫氣含量302.86X10-6；一氧化碳含量為1128.36X10-6；二氧化碳

的含量為19124.32義10-6；甲烷含量為168.95X10-6；乙烯含量為

140.65X10-6；乙烷含量為132.67X10-6；乙煥含量為12.32X10-6。

從油化驗色譜分析可以看出，該變壓器絕緣油中氫氣、乙烘、燒類氣

體含量明顯超標，表明引發(fā)此故障的主要原因是電磁單元發(fā)生故障,

而且乙快明顯超標嚴重，但并不是總煌的主要組分，表明大概率是電

器單元過熱［5］。為精確定位故障電，