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变压器油中微水

变压器油中微量水分的状态及检测方法
变压器油中微水的状态,变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进 入或油自身氧化产生水,产生的水分会以下列状态存在:一是游离水。二是极度 细微的颗粒溶于水。三是促使绝缘纤维老化,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6) 分子,水分进入纤维分子后降低其引力,促使其水解成低分子的物 质,降低纤维机械强度和聚合度。 目前电力变压器不仅属于电力系统最重要的和最昂贵的设备之列,而且也是 导致电力系统事故最多的设备之一。变压器在发生突发性故障之前,绝缘的劣化 及潜伏性故障在运行电压的作用下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效 应及信息。因此,国内外不仅要定期做以预防性试验为基础的预防性维护,而且相 继都在研究以在线监测为基础的预知性维护策略,以便实时或定时在线监测与诊 断潜伏性故障或缺陷。 变压器绝缘油中微水的含量也是确定变压器绝缘质量的参 数。 变压器在线智能诊断设备能够自动采集、分析油中微水的含量并得出故障原 因,提供解决方案,使用户及时解决变压器中存在的隐患,防止事故发生。 1、 变压器油中微水的状态及危害 变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进入或油自身氧化产生水, 产生的水分会以下列状态存在: 一、游离水。 多为外界入侵的水分,如不搅动不易与水结合。 不影响油的击穿电压,但也不允 许,表明油中可能有溶解水,立即处理。二是极度细微的颗粒溶于水。通常由空气 中进入油中,急剧降低油的击穿电压。介质损耗加大,真空滤油。三是乳化水。油 品精炼不良,或长期运行造成油质老化,或油被乳化物污染,都会降低油水之间的 界面张力,如油水混合在一起,便形成乳化状态。加破乳化剂。其危害:一是降低油 品的击穿电压。 100~200 mg/kg 击穿电压大幅度降至 1.0 kV,油中纤维杂质极易吸 收水分,在电场作用下,在电极间形成导电的“小桥”,因而容易击穿。 二、使介质损耗因数升高。 悬浮的乳化水影响最大,不均匀。 三、 促使绝缘纤维老化,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分进入纤维分 子后降低其引力,促使其水解成低分子的物质,降低纤维机械强度和聚合度。

实验证明,120 ℃,绝缘纤维中的水分每增加 1 倍,纤维的机械强度下降 1/2,当 温度升高,油中的水增加,纤维的水降低,温度降低,则相反。因此,应监视油中 的微水,进而监视绝缘纤维的老化。 四、水分助长了有机酸的腐蚀能力,加速了对金属部件的腐蚀。 综上所述,油中含水量愈多,油质本身的老化、设备绝缘老化及金属部件的 腐蚀速度愈快,监测油中水分的含量,尤其是溶解水的含量十分必要。 2、变压器绝缘油中微水的测试方法 评估绝缘材料中的湿度,是确保变压器可靠性和使用寿命的一个重要因素。 绝 缘油中的湿度在不断地变化,因而可能对质量造成不利影响。另外,大部分湿度分 布在绝缘纸中。湿度会影响固体和液体绝缘材料的介电击穿强度,并影响纤维素 绝缘材料的老化速度以及过载期间的气泡形成倾向。环境温度、负载、老化、泄 漏以及其他因素会引起湿度的不断变化。因此,随着变压器温度的循环变化,需连 续监视和诊断。 这对过载或峰值负载的变压器更有必要。变压器绝缘系统中的总 湿度由纤维素和液体中的水分含量决定。 绝缘纸和绝缘油中的湿度关系仅取决于 温度。 当温度增加时,水在绝缘油中的溶解性(溶液含水能力)增加,水分会从绝缘纸 转移到绝缘油中。当温度降低时,这一过程则会反向进行,但水分从液体介质流动 到固体绝缘材料的速度相当缓慢。因此,绝缘油冷却期间的含水量高于加热期间。 因此,要准确掌握变压器中的湿度分布,必须知道设备在其热循环中所处的位置。 要通过监视液体介质中的水分含量了解绝缘纸的真实湿度,变压器必须处于相对 稳定的温度状态。 绝缘油中水分的相对饱和度需要标准化,因绝缘油中的湿度与温度变化紧密 相关,并且在变压器主箱中存在一定的温度梯度(通常箱的顶部温度要高于底部)。 要完成标准化,专家系统分析需推断底部的相对饱和度百分数。可通过采用传感 器报告的温度和其采样位置获得。该分析假定变压器顶部温度比底部温度高出 10 ℃。如采用顶部或底部之外的位置作取样点,则必须指定温度偏差。通过湿度 的相对饱和度以及具体测量温度,专家系统将以一定相对饱和度百分数作绝缘纸 湿度的计算结果。必须注意,该计算只基于单次测量的结果信息,可能未反映出绝 缘纸真正的湿度浓度,特别是在变压器刚经历剧烈的温度变化后。如果专家系统 确定变压器处于平衡状态(绝缘纸既不释放也不吸收湿度),则计算第 2 个相对饱

和度百分数,该饱和度为变压器处于平衡状态时的最近 30 次相对饱和度百分数测 量结果的平均值。前面记录的温度和变化决定了是否存在平衡的判断标准。有 4 种可用警报。湿度警报显示时以“P”作首个字符。第 2 个字符为 0~3 的数字。P0 警报表示传感器故障。P1 警报表示未执行分析。P1、P2 和 P3 警报均依赖于相对 饱和度百分比。警报的条件:1 为绝缘油湿度的相对饱和度百分比≥50,但<75;2 为 绝缘油湿度的相对饱和度百分比≥75。


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