變壓器絕緣油化驗(yàn)在電力系統(tǒng)的運(yùn)用

變壓器絕緣油化驗(yàn)在電力系統(tǒng)的運(yùn)用

王超

（國(guó)家能源集團(tuán)朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)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(guān)閉的操作中容易引起電弧現(xiàn)象，通

過(guò)絕緣油可有效消滅電弧，保證各組件運(yùn)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(yùn)行，還能提高其安全性，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。基于此，探討油化驗(yàn)

在電力系統(tǒng)的運(yùn)用尤為必要。

1變壓器絕緣油化驗(yàn)的重要性

變壓器絕緣油化驗(yàn)可為變壓器運(yùn)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(guò)油品化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)有效地掌握。通過(guò)變壓器絕緣油品

化驗(yàn)，能及時(shí)有效了解變壓器性能的相關(guān)信息，為設(shè)備的檢修提供有

價(jià)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(qiáng)對(duì)變壓器絕緣油化驗(yàn)的研究，可為變壓器的狀態(tài)檢修提供

必要的技術(shù)保障，為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化、智慧化、不停電運(yùn)行打下

堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2變壓器絕緣油性能變化的常見形式及危害

2.1化學(xué)性能變化

絕緣油化學(xué)性能變化主要是通過(guò)酸價(jià)這一指標(biāo)來(lái)判斷。隨著變壓器投

入使用時(shí)間的延長(zhǎng)，酸價(jià)也會(huì)逐漸發(fā)生變化。如果變壓器絕緣油的酸

價(jià)超過(guò)0.1,就極易發(fā)生故障、甚至停止運(yùn)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(shí)間的增加，pH數(shù)

值會(huì)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(zhì)，

會(huì)加劇對(duì)設(shè)備的腐蝕，且絕緣性能也隨之降低，容易出現(xiàn)漏電等問(wèn)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(duì)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(lán)色,

隨著使用時(shí)間的增加，顏色會(huì)逐步加深，各種雜物增多，變?yōu)榱淤|(zhì)油，

致使變壓器無(wú)法安全運(yùn)行。因?yàn)榱淤|(zhì)油能夠分解成多種產(chǎn)物，這些產(chǎn)

物會(huì)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(wú)法正常循環(huán)流動(dòng)，絕緣性能快速降低，變壓器在此種狀態(tài)下運(yùn)行,

極易發(fā)生污閃等問(wèn)題。區(qū)分優(yōu)質(zhì)絕緣油和劣質(zhì)絕緣油的關(guān)鍵指標(biāo)是黏

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

油。變壓器投入的時(shí)間越長(zhǎng)，絕緣油的質(zhì)量會(huì)隨之下降，油體的黏度

增加、質(zhì)量變差，散熱和絕緣效果都隨之降低，對(duì)其使用壽命造成影

響。若絕緣油的問(wèn)題較多，甚至還會(huì)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)表面

張力。隨著使用時(shí)間增加，絕緣油不斷劣化，表面張力不斷降低，降

低到19mN/m時(shí)，表明絕緣油已變?yōu)榱淤|(zhì)油，其中可能含有大量的

雜質(zhì)、氧化物，如果不及時(shí)更換，極易發(fā)生故障和安全問(wèn)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(shí)間的延長(zhǎng)，絕緣油中的

水分、雜質(zhì)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(guò)總量的0.02%,則介質(zhì)損傷不斷加劇，損傷范圍超過(guò)

0.3%,將會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重威脅形成安全隱患，需要及時(shí)采取

有效措施進(jìn)行處理C此外，擊穿電壓也會(huì)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(guò)變壓器運(yùn)行的最大允許標(biāo)準(zhǔn),

勢(shì)必會(huì)影響擊穿電壓。如果含水量達(dá)到0.02%以上，擊穿電壓會(huì)加劇

減低，當(dāng)達(dá)到一定降低幅度后，將影響變壓器的正常運(yùn)行。

3絕緣油品化驗(yàn)在電力系統(tǒng)的運(yùn)用

3.1內(nèi)容

變壓器絕緣油在變壓器運(yùn)行中起到傳輸介質(zhì)和冷卻的功能，其優(yōu)劣程

度對(duì)變壓器運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性有較大影響。導(dǎo)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(guò)熱、電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大、氧化嚴(yán)

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(xué)

性能、物理性能、電氣性能等滿足變壓器運(yùn)行的要求，需要進(jìn)行一系

列化驗(yàn)，變壓器絕緣油化驗(yàn)內(nèi)容主要包括乂下7個(gè)方面。

(1)機(jī)械雜質(zhì)化驗(yàn)。通過(guò)機(jī)械雜質(zhì)化驗(yàn)，可快速準(zhǔn)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(zhì)的種類和含量。提醒工作人員

及時(shí)清理或更換絕緣油。如果絕緣油中這些物質(zhì)過(guò)多，會(huì)引起油道堵

塞，或沉在積變壓器線圈中的某個(gè)位置，無(wú)法正常散熱，導(dǎo)致局部溫

度無(wú)法及時(shí)散發(fā)，引起火災(zāi)等安全事故。

(2)水分化驗(yàn)。水分是影響變壓器絕緣泊性能的關(guān)鍵指標(biāo)，含水量

過(guò)大，會(huì)直接導(dǎo)致絕緣油失去原有的性能，降低變壓器各零部件運(yùn)行

的可靠性和使用壽命。

(3)酸值。若變壓器絕緣油中酸性產(chǎn)物含量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致絕緣海的

導(dǎo)電性增加，起不到絕緣作用，冷卻性能也會(huì)降低，隨著使用時(shí)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(jī)物酸，常

見的有甲酸、乙酸等，提升絕緣油的溶水性，對(duì)于變壓器的金屬元件

以及絕緣材料都造成腐蝕問(wèn)題，影響其絕緣性能，對(duì)其使用壽命也造

成嚴(yán)重影響，運(yùn)維成本隨之增加。

(5)閃點(diǎn)。隨著變壓器絕緣油閃點(diǎn)的不斷降低，會(huì)形成一定量的可

揮發(fā)性可燃?xì)怏w，氣體通常具有良好的導(dǎo)熱性，電氣設(shè)備溫度增加,

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

通過(guò)閃點(diǎn)測(cè)定，可及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，提醒工作人員及時(shí)解決,

保證變壓器運(yùn)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(shè)

備安全的關(guān)鍵參數(shù)，如果擊穿電壓下降，必然會(huì)影響絕緣效果。電壓

擊穿設(shè)備，將引發(fā)安全事故。

(7)色譜分析。色譜分析是油化驗(yàn)在電力系統(tǒng)運(yùn)用的關(guān)鍵，通過(guò)色

譜分析，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變壓器運(yùn)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(guò)熱引發(fā)電暈、放電等問(wèn)題，主要?dú)怏w包括甲

烷、乙塊、丙烯、一氧化碳以及二氧化碳等。通過(guò)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(yùn)行故障的主要依據(jù)

⑵。

3.2方法

3.2.1物理性能試驗(yàn)

變壓器絕緣油屬于典型的礦物油，組分復(fù)雜，并不是單一的化學(xué)物質(zhì)，

是一種由多種液態(tài)燒組成的混合油，無(wú)法準(zhǔn)確獲知單體組分和相關(guān)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(yàn)中，可采用條件試驗(yàn)法對(duì)

變壓器絕緣油的密度、黏度、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)等物理性能進(jìn)行測(cè)試。

3.2.2化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

化學(xué)性質(zhì)是衡量變壓器絕緣油性能的主要指標(biāo)，其測(cè)定機(jī)理比較簡(jiǎn)單,

主要是根據(jù)絕緣油相關(guān)的物質(zhì)特性，利用相應(yīng)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通

過(guò)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程、產(chǎn)生物等，對(duì)絕緣油的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行定量和定性

分析。通過(guò)化學(xué)性能試驗(yàn)，可對(duì)變壓器絕緣油的水溶性酸、酸值、苛

性鈉、氧化安定性等進(jìn)行全面測(cè)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(yàn)

變壓器設(shè)備中的絕緣油是液體狀態(tài)的絕緣材料，通過(guò)采用電氣性能試

驗(yàn)，可以了解這種材料的擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)、體檢電阻率等，

通過(guò)這些指標(biāo)，可準(zhǔn)確分析絕緣油電氣性能的優(yōu)劣，主要是通過(guò)特定

的儀器，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)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(diǎn)或是

固定相，它們對(duì)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(dòng)速度不同進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，再通過(guò)專業(yè)的檢

測(cè)器進(jìn)行鑒定［4］。利用氣象色譜法測(cè)定變壓器絕緣油中的溶解氣體

含量，可直接應(yīng)用于變壓器故障性質(zhì)判斷和處理。

4實(shí)例分析

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

Transformer,電壓互感器）中的A相電壓只超過(guò)20V,該變電站

PT為先進(jìn)的電容式電壓互感器，于2022年6月更換完成，通過(guò)電

容式互感器的結(jié)構(gòu)可知，造成電壓缺失的主要原因有3個(gè)：①PT電

磁單元發(fā)生二次側(cè)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(cè)故障。

為找到故障根源，對(duì)A相PT取絕緣油進(jìn)行色譜分析，分析結(jié)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(yàn)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(biāo)，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(biāo)嚴(yán)重，但并不是總煌的主要組分，表明大概率是電

器單元過(guò)熱［5］。為精確定位故障電，