变压器油中溶解气体含量试验探讨

杨志华

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）

变压器油中溶解气体含量试验探讨

杨志华

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）

变压器油的溶解气体含量对变压器的运行产生重要的影响，通过在试验中对变压器油的存储试验、油中浸渍变压器材料试验等进行试验，试验的结果表明，在不同的情况下，变压器中溶解气体的含量也不相同，为变压器的维护与管理提供了建议与指导。

变压器油；溶解气体；气体含量试验；存储试验；绝缘性能

在变压器中，绝缘油（变压器油）的应用十分广泛，因其绝缘性能优良、电气性能好，具有良好的热工性能，在工业中的应用较多，在变压器与断路器设备中，是用量最为广泛的绝缘介质与冷却液。但是，在变压器中绝缘油品质的好坏，直接影响着电气设备的使用寿命与电气设备的安全性能，因此在变压器电气设备使用的过程中，需要对变压器油的性能与气体含量进行质量监控与检验工作，这是保证电气设备有效运行的重要途径。变压器油中溶解气体含量的检测，是变压器电气设备厂商及用户广泛采用的手段以方法之一，分析变压器工作的过程中发生的局部放热与低能量放电的故障情况，能够有效地判断变压器电气设备的质量、故障的性质及设备的损坏情况，以便于更好地对设备进行维护与管理。

1 变压器油新油中溶解气体来源分析

在变压器工作之前，绝缘油新油都是新装入变压器中，在变压器新油装入变压器之前，已经存在氢气、乙烯、甲烷等气体。气体的主要来源如下：

1.1 大气

变压器油在生产的过程中，一般都会与大气发生接触，这时变压器油就会吸收空气，同时在运输、储存过程中也会吸收空气中的成分，一般来说，变压器油的溶解气体主要是吸收了大气中的氧气与氮气。

1.2 基础油精炼过程产生其他气体

变压器油基础油在精炼过程中往往会发生少量的分解反应，产生少量的二氧化碳、甲烷等低分子烃类气体，在对其进行脱气处理时，并没有能够完全除去。

1.3 变压器中的固体绝缘材料的分解

在变压器中，往往存在纸、层压板或木块等固体绝缘物，这些绝缘物中含有大量的含氮、氢以及弱的C-O键及葡萄糖钳键等元素，这些元素的热稳定性比变压器绝缘油的稳定性弱，在变压器工作的过程中能够重新发生化学变化，当变压器的稳定在105℃时，它们能够完全裂解与碳化，如果变压器温度大于300℃时，它们就会分解为一氧化碳与二氧化碳以及少量的碳氢化合物，影响着变压器的稳定。

1.4 其他情况

在变压器工作时，往往还会有其他情况，使得变压器油中产生新的气体。例如：变压器进水受潮，其中的铁元素与水作用能够生成氢气，当变压器过热时，铁心层间的油膜往往会发生裂解，生成氢气与一氧化碳，变压器中的不锈钢部件在焊接时，往往也会吸附少量的氢元素，在与变压器结合的过程中，也会释放到变压器油中。而变压器在有氧工作的情况下，电气设备中的油漆在不锈钢的催化作用下，往往也会产生大量的氢元素，而且变压器在工作的过程中，热油的循环也会产生二氧化碳与甲烷气体，如果变压器在焊接的过程中存在残油，往往也会分解而产生二氧化碳、氢气与一氧化碳等气体。变压器油新油在1200℃高温的情况下，也会分解产生乙烯、甲烷等气体。

2 变压器油新油中溶解气体含量的试验分析

在对变压器油新油中的溶解气体含量进行测试时，需要选取不同牌号的中间基、环烃基变压器油进行测试，以保证测试试验分析的有效性。

2.1 试验设备的选择

在对变压器新油进行测试的过程中，主要采用《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》（GB/T 17623-1998）的标准要求进行测试。

2.1.1 安捷伦6820气相色谱分析仪。用来分析变压器油新油中的气体含量的色谱。

2.1.2 真空全脱气装置。用于脱去变压器新油中的残余气体。

2.1.3 恒温烘箱。主要用于对变压器新油在脱气过程中的恒温装置。

2.2 试验的主要内容

2.2.1 常温存储测试。（1）对25ST0变压器油样品进行测试。选择250g的样品油进行测试，将密封储存在室温条件下的仓库中，在存储一段时间后，对其中的气体进行测试；（2）在储存0d、365d、730d后，需要对它们进行测试，用采样器分别从储存桶的上、中、下部分别采样，将材料的样本放入1000mL广口瓶中，盖好瓶盖，准备测试；（3）封好储存桶的封盖，对取样剩下的样品继续密封储存，以备后期测试使用。

2.2.2 不同温度下的存储测试。（1）取7个125mL的广口瓶，并将拾取的测试液体置于瓶中，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分；（2）在广口瓶中放入25ST0变压器油样品，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分。

2.2.3 油中浸渍变压器材料试验。（1）本试验采用西门子公司提供的变压器油气体含量的试验方法，选择硅钢片、螺杆、绝缘纸板等7种介质材料进行试验，将它们分别放置8个1000mL的广口瓶中，在105℃左右的烤箱中存放16h，然后放置在干燥器中冷却到室温，进行气体成分分析；（2）在广口瓶中加入500mL 25ST0新油，然后选择变压器中的各种浸渍试验材料放置在广口瓶中，将广口瓶密闭，防止新油中产生的气体溢出。在密闭的状态下，将广口瓶在105℃下放置16h，待广口瓶恢复常温后，对分解的气体进行测试。

2.2.4 变压器油氧化试验。对于变压器油的氧化试验主要采用的是中石化公司研制的氧化试验台架进行测试，本次进行试验的具体参数如下：输入电压为330kV，试验的输出电流为4.5A，试验的测试温度为95℃，试验的高压为8100V，变压器中的氧气流量为34mL/min。在试验时，将一定量的新变压器油装入变压器试验架中进行测试，在环境温度达到95℃的情况下，当变压器油的水溶性酸性达到0.014mg KOH/g时，就可以达到试验测试的要求，这时就可以采集该溶液的气体，并对气体的含量进行测试分析。

3 试验的结果分析

3.1 新变压器油的储存时间对溶解气体含量的影响

在对中间基25ST0变压器油样品进行测试时，从储存过程中的溶解气体含量测定的测试分析可以看出，不同的情况气体的含量也不相同。

3.1.1 随着储存时间的延长，新变压器油中的成分变化也不相同，除了二氧化碳气体含量增加外，其他的气体含量增加量变化不大。

3.1.2 在试验的过程中，试验油样中不会产生甲烷与乙烯气体。油样中存在的甲烷与乙烯气体主要是在新油精炼的过程中存在的少量有机烃类气体。

3.1.3 在试验的过程中，未检测出氢气与乙烯气体，说明变压器新油在存储的过程中，不会产生氢气与乙烯气体，如果产生这些气体，则说明与变压器发生的故障存在关系。

3.2 温度对变压器新油溶解气体含量的影响

在对变压器新油进行测试的过程中，测试了中间基25ST0变压器新油样品在不同温度情况下的气体存储的溶解气体含量情况，通过试验检测后，没有发现变压器油中的氢气、乙烯、一氧化碳气体，而且变压器新油中原有气体的含量随着测试的温度升高而发生变化，各种气体含量在不断的减少，说明变压器新油中的氢气、乙烯、一氧化碳气体含量随着温度的升高而降低，在一定的加热条件下，有利于变压器中的各种气体飘逸出。

3.3 变压器材料对变压器新油的溶解气体含量的影响

3.3.1 变压器中的绝缘纸板在试验中产生二氧化碳的含量最高，超过10mL/L，其次是变压器中的层压木，含量为1.47mL/L。主要原因是在变压器新油中加入的溶解气体含量与试验介质存在着明显的关系，因此根据试验的要求，在试验中加入绝缘纸板和层压木的质量为100g，这两类介质的密度比较小，而且介质的单位面积比较大，在试验中产生的气体含量也比较多。

3.3.2 试验中没有乙烯气体生成，但是在试验中加入螺杆材料时，当变压器新油在105℃储存条件下，试验中产生了氢气，生成的氢气含量超过100μL/L，说明在试验的过程中，螺杆材料可能在热作用下起到催化作用，促使变压器油发生脱氢反应，进而产生氢气，而对于中间基的试验中，产生氢气的情况更为明显。

3.4 变压器油经氧化试验后对溶解气体含量的影响

3.4.1 不同变压器油样品试验时，在经氧化试验后进行测试，对溶解气体进行检测时，没有发现氢气与乙烯气体，但是在检测中发现了少量的甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体，并在不同的条件下也生产了一氧化碳与二氧化碳气体。

3.4.2 对环烷基变压器油样品45N TO和45FT0进行测试分析，在试验架运行2612h后，对生成的一氧化碳与二氧化碳进行测试，发现它们较中间基变压器油样在运用3545h后产生的这两种气体要多。

3.4.3 通过测试发现，中间基变压器油样品的氧化台架试验数据更好，测试的数据比较稳定，说明中间基变压器油样好的氧化安定比较好，因而其氧化生成的一氧化碳气体较少，具有更强的稳定性。

4 结语

由于变压器油新油中的溶解气体在变压器运行过程中，气体的含量往往会受到变压器温度的升高而发生变化，就会干扰变压器油中的气体含量分析，也会影响变压器产生故障原因的分析，因此本文通过对变压器油中的溶解气体来源进行试验分析，并对变压器的材质、变压器新油的存储条件进行研究，同时还对变压器的油品氧化性与变压器油的气体含量进行试验分析，为变压器正常运行时产生的故障原因进行研究与分析，便于快速地对变压器产生的故障进行定位，有利于变压器的维护与管理。

[1]国家质量监督检验检疫总局．变压器油中溶解气体分析和判断导则（GB/T7252-2001）[S]．2001.

[2]绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法（GB/T17623-1998）[S]．1998.

[3]傅继瑜．台架评定技术在变压器油抗氧化性能评价中的应用[J]．石油商技，2010，（6）.

[4]变压器油氧化安定性测定法（变压器法）（Q/SH003.01.442-1999）[S]．1999.

（责任编辑：蒋建华）

TM855

1009-2374（2017）12-0099-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.051

杨志华（1988-），男，广东东莞人，广东电网有限责任公司东莞供电局助理工程师，研究方向：电力设备绝缘试验监督。

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