电力系统检测应用之一微量水分检测
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电力系统检测应用之一微量水分检测

  电力系统中大型变压器的安全运行具有十分重要的现实意义。随着我国电力事业的飞速发展、工矿企业电气化和用电量不断提高,各种变压器得到日益广泛的应用。
  具体描述:
  润滑油是电力设备的血液,对于设备的正常运行,具有相当重要的作用,据统计,约有75%的设备故障是由润滑不良所引起的。但人们往往容易忽视润滑油的重要性,对润滑油的选用和使用不重视,反而更乐于维修和更换零件,使设备的运行成本大大提高。其实正确地选用和使用润滑油,才是设备维护的基础。
  目前电力行业普遍采用定期检测变压器油相关指标的方法,来判断变压器的运行状况。目前变压器大部分不是全密封,如果呼吸器内的干燥剂实效不能及时更换,将潮湿空气带入油内,油中抗氧化剂消耗不能及时补充;净油器内的吸附剂实效后未能及时更换等。都会促使油的氧化变质。因此做好运行油的维护,不仅会延长油的使用寿命,同时也使设备使用期延长。
  变压器油检测项目包括:
  1)凝固点;
  (2)含水量;
  (3)界面张力;
  (4)酸值;
  (5)水溶性酸碱度;
  (6)破坏电压;
  (7)闪点;
  (8)体积电阻率
  (9) 介损
  (10) 气体溶解性分析
  (11)绝缘中糠醛含量分析
  变压器油的检测项目及试验意义
  1 外观:检查运行油的外观,可以发现油中不溶性油泥、纤维和脏物存在。在常规试验中,应有此项目的记载。
  2 颜色: 新变压器油一般是无色或淡黄色,运行中颜色会逐渐加深,但正常情况下这种变化趋势比较缓慢。若油品颜色急剧加深,则应调查是否设备有过负荷现象或过热情况出现。如其他有关特性试验项目均符合要求,可以继续运行,但应加强监视。
  3 水分:水分是影响变压器设备绝缘老化的重要原因之一。变压器油和绝缘材料中含水量增加,直接导致绝缘性能下降并会促使油老化,影响设备运行的可靠性和使用寿命。对水分进行严格的监督,是保证设备安全运行必不可少的一个试验项目。
  4 酸值: 油中所含酸性产物会使油的导电性增高,降低油的绝缘性能,在运行温度较高时(如80℃以上)还会促使固体纤维质绝缘材料老化和造成腐蚀,缩短设备使用寿命。由于油中酸值可反映出油质的老化情况,所以加强酸值的监督,对于采取正确的维护措施是很重要的。
  5 氧化安定性: 变压器油的氧化安定性试验是评价其使用寿命的一种重要手段。由于国产油氧化安定性较好,且又添加了抗氧化剂,所以通常只对新油进行此项目试验,但对于进口油,特别是不含抗氧化剂的油,除对新油进行试验外,在运行若干年后也应进行此项试验,以便采取适当的维护措施,延长使用寿命
  6 击穿电压: 变压器油的击穿电压是检验变压器油耐受极限电应力情况,是一项非常重要的监督手段,通常情况下,它主要取决于被污染的程度,但当油中水分较高或含有杂质颗粒时,对击穿电压影响较大。
  7 介质损耗因数: 介质损耗因数对判断变压器油的老化与污染程度是很敏感的。新油中所含极性杂质少,所以介质损耗因数也甚微小,一般仅有0.01%~0.1%数量级;但由于氧化或过热而引起油质老化时,或混入其他杂质时,所生成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多,介质损耗因数也就会随之增加,在油的老化产物甚微,用化学方法尚不能察觉时,介质损耗因数就已能明显的分辨出来。因此介质损耗因数的测定是变压器油检验监督的常用手段,具有特殊的意义。
  8 界面张力: 油水之间界面张力的测定是检查油中含有因老化而产生的可溶性极性杂质的一种间接有效的方法。油在初期老化阶段,界面张力的变化是相当迅速的,到老化中期,其变化速度也就降低。而油泥生成则明显增加,因此,此方法也可对生成油泥的趋势做出可靠的判断。
  9 油泥:此法是检查运行油中尚处于溶解或胶体状态下在加入正庚烷时,可以从油中沉析出来的油泥沉积物。由于油泥在新油和老化油中的溶解度不同,当老化油中渗入新油时,油泥便会沉析出来,油泥的沉积将会影响设备的散热性能,同时还对固体绝缘材料和金属造成严重的腐蚀,导致绝缘性能下降,危害性较大,因此,以大于5%的比例混油时,必须进行油泥析出试验。
  10 闪点: 闪点对运行油的监督是必不可少的项目。闪点降低表示油中有挥发性可燃气体产生;这些可燃气体往往是由于电气设备局部过热,电弧放电造成绝缘油在高温下热裂解而产生的。通过闪点的测定可以及时发现设备的故障。同时对新充入设备及检修处理后的变压器油来说,测定闪点也可防止或发现是否混入了轻质馏份的油品,从而保障设备的安全运行
  11 油中气体组分含量: 油中可燃气体一般都是由于设备的局部过热或放电分解而产生的。产生可燃气体的原因如不及时查明和消除,对设备的安全运行是十分危险的。因此采用气相色谱法测定油中气体组分,对于消除变压器的潜伏性故障是十分有效的。该项目是变压器油运行监督中一项必不可少的检测内容
  12 水溶性酸: 变压器油在氧化初级阶段一般易生成低分子有机酸,如甲酸、乙酸等,因为这些酸的水溶性较好,当油中水溶性酸含量增加(即pH 值降低),油中又含有水时,会使固体绝缘材料和金属产生腐蚀,并降低电气设备的绝缘性能,缩短设备的使用寿命。
  13凝点1):根据我国的气候条件,变压器油是按低温性能划分牌号。如10、25、45 三种牌号系指凝点分别为-10、-25、-45℃。所以对新油的验收以及不同牌号油的混用,凝点的测定是必要的。
  14 体积电阻率: 变压器油的体积电阻率同介质损耗因数一样,可以判断变压器油的老化程度与污染程度。油中的水分、污染杂质和酸性产物均可影响电阻率的降低。
  变压器油有以下几种主要作用:
  (1) 绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可免受潮气的侵蚀。
  (2) 散热作用 变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,保证变压器正常运行。
  (3) 消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温作用下能分触了大量气体,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。
  对变压器油的性能通常有以下要求:
  (1) 密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。
  (2) 粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会降低闪点。
  (3) 闪点应尽量高,一般不应低于135℃。
  (4) 凝固点应尽量低。
  (5) 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好,以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。
  (6) 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。
  (7) 安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉淀物表示,它代表油抗老化的能力。
  变压器油为25#绝缘油,理化性质比较稳定,但对橡胶有腐蚀作用,促进其老化。因为粘度大,可以防锈,但不能除锈。
  废油一般不能再加入变压器。如果只是有少量不可溶解的杂质,或轻微受潮,过滤后可以使用,但必须进行检验合格.
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  闪点: 闪点是绝缘油在储存和使用过程中的一项安全指标。尤其是对运行中变压器油的监督,闪点是一项不可缺少项目。闪点的下降表示油中有挥发性可燃物产生,这些低分子碳氢化合物往往是由于电器设备局部故障,造成过热使绝缘油在高温下热解时产生的,因此通过闪点可及时发现电器设备是否有过热故障出现,对于新充入设备及检修处理后的油来说,测量闪点可以发现是否有轻质馏分油品混入,闪点过低会导致电器设备发生火灾,甚至爆炸。因而在各国变压器油的新油标准中均有严格的闪点控制指标,一般闭口点不低于140℃,开口闪点不低于145℃。对“运行油”的闪点也有严格控制,每次测量的闪点下降值不得比前次低5℃。
  水分对绝缘油的影响: 水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害,首先水分会降低油品的击穿电压。据报道,当油中含水量为0.01%时,击穿电压约为15KV,当水含量增加到0.03%时,击穿电压降到6KV左右,同时水分对介质损耗因数也有明显的影响。当油中水含量为0.02%时,介质损耗因数为1X10-2,当水含量增加15倍,即0.10%时,介质损耗因数增至为2.1X10-2。
  此外,水分还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用,产生的皂化物会恶化油的介质损耗因数,增加油的吸潮性,并对油的氧化起催化作用。一般认为受潮的油比干燥的油老化速度要增加2-4倍,所以长期以来人们对绝缘油中的水的存在在给予极大的关注。目前国内外的变压器标准中都对水分提出要求控制在40PPm左右.
  水分在油中存在的方式: (1)悬浮状。水分以水滴形态悬浮于油中。
  (2)乳化状。指水分的极细小的水滴状均匀分散于油中。
  (3)溶解状。水分以溶解于油之中形式存在。
  凝点和倾点的定义: 绝缘油的凝点是油液面不移动时的最高温度。绝缘油的倾点是试油流动的最低温度。
  因而当油品的凝点或倾点仅仅是油品丧失流动性时近似的最高温度。
  运动粘度对绝缘油作用中的影响: 在变压器中变压器油作为绝缘和传递热量的介质,要求选择合适的粘度以保证油品在长期运行 中起到理想的冷却作用,选择合理的低温粘度以保证变压器在停止运行再启动时能安全工作。粘度 过大影响传热,反之工作安