变压器绝缘油化验在电力系统的运用

王 超

（国家能源集团朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

变压器在使用中，尤其是开启及关闭的操作中容易引起电弧现象，通过绝缘油可有效消灭电弧，保证各组件运行的安全性，避免变压器中的铁芯、线圈等受到空气、水分的浸蚀而生锈腐蚀，既能确保变压器稳定运行，还能提高其安全性，延长设备寿命。基于此，探讨油化验在电力系统的运用尤为必要。

1 变压器绝缘油化验的重要性

变压器绝缘油化验可为变压器运行的安全性、可靠性提供重要的性能参考信息，如变压器的腐蚀状态、绝缘状态、密封性能以及异常放电等，都可以通过油品化验结果及时有效地掌握。通过变压器绝缘油品化验，能及时有效了解变压器性能的相关信息，为设备的检修提供有价值的参考，为变压器是否需要解列提供必要的参考信息和数据支撑。总之，加强对变压器绝缘油化验的研究，可为变压器的状态检修提供必要的技术保障，为电力系统实现智能化、智慧化、不停电运行打下坚实基础。

2 变压器绝缘油性能变化的常见形式及危害

2.1 化学性能变化

绝缘油化学性能变化主要是通过酸价这一指标来判断。随着变压器投入使用时间的延长，酸价也会逐渐发生变化。如果变压器绝缘油的酸价超过0.1，就极易发生故障、甚至停止运行。此外，变压器绝缘油的pH 值越大，绝缘油的纯度越高。但随着使用时间的增加，pH 数值会逐渐降低，如果pH 值低于0.4，则提示绝缘油中存在较多杂质，会加剧对设备的腐蚀，且绝缘性能也随之降低，容易出现漏电等问题，安全隐患开始增大。

2.2 物理性能变化

由于电力系统中变压器的特殊作用，决定了变压器绝缘油的物理性能对变压器的影响非常大。通常情况下，刚投入使用的绝缘油呈淡蓝色，随着使用时间的增加，颜色会逐步加深，各种杂物增多，变为劣质油，致使变压器无法安全运行。因为劣质油能够分解成多种产物，这些产物会在变压器散热管、线圈等部位沉积而形成油泥，致使变压器绝缘油无法正常循环流动，绝缘性能快速降低，变压器在此种状态下运行，极易发生污闪等问题。区分优质绝缘油和劣质绝缘油的关键指标是黏度，绝缘油低于1.8 恩氏黏度（9.5 mm2/s）是优质油，反之是劣质油。变压器投入的时间越长，绝缘油的质量会随之下降，油体的黏度增加、质量变差，散热和绝缘效果都随之降低，对其使用寿命造成影响。若绝缘油的问题较多，甚至还会诱发失火、爆炸等事故。

表面张力也变压器绝缘油的主要物理性能参数，变压器运行中，绝缘油的表面张力不断发生变化，通常以35 mN/m 为绝缘油的标准表面张力。随着使用时间增加，绝缘油不断劣化，表面张力不断降低，降低到19 mN/m 时，表明绝缘油已变为劣质油，其中可能含有大量的杂质、氧化物，如果不及时更换，极易发生故障和安全问题[1]。

2.3 电气性能变化

新投入使用的绝缘油纯度较高，但随着使用时间的延长，绝缘油中的水分、杂质等逐渐增多，其纯度及性能持续降低。如果变压器绝缘油中的水分超过总量的0.02%，则介质损伤不断加剧，损伤范围超过0.3%，将会对变压器运行产生严重威胁形成安全隐患，需要及时采取有效措施进行处理。此外，击穿电压也会受到变压器绝缘油中含水量增多的影响，如果绝缘油中含水量超过变压器运行的最大允许标准，势必会影响击穿电压。如果含水量达到0.02%以上，击穿电压会加剧减低，当达到一定降低幅度后，将影响变压器的正常运行。

3 绝缘油品化验在电力系统的运用

3.1 内容

变压器绝缘油在变压器运行中起到传输介质和冷却的功能，其优劣程度对变压器运行的安全性、稳定性有较大影响。导致变压器绝缘油劣化的主要原因有变压器绝缘油被污染、过热、电场强度过大、氧化严重等，其中污染主要指的是受潮气污染。为保证变压器绝缘油的化学性能、物理性能、电气性能等满足变压器运行的要求，需要进行一系列化验，变压器绝缘油化验内容主要包括以下7 个方面。

（1）机械杂质化验。通过机械杂质化验，可快速准确地发现变压器绝缘油中不溶性油泥、纤维及其他杂质的种类和含量。提醒工作人员及时清理或更换绝缘油。如果绝缘油中这些物质过多，会引起油道堵塞，或沉在积变压器线圈中的某个位置，无法正常散热，导致局部温度无法及时散发，引起火灾等安全事故。

（2）水分化验。水分是影响变压器绝缘油性能的关键指标，含水量过大，会直接导致绝缘油失去原有的性能，降低变压器各零部件运行的可靠性和使用寿命。

（3）酸值。若变压器绝缘油中酸性产物含量过大，会导致绝缘油的导电性增加，起不到绝缘作用，冷却性能也会降低，随着使用时间的增加，温度持续升高，加速固体材料老化速度，缩短使用寿命。

（4）pH 值。变压器绝缘油老化初期，极易生成低分子有机物酸，常见的有甲酸、乙酸等，提升绝缘油的溶水性，对于变压器的金属元件以及绝缘材料都造成腐蚀问题，影响其绝缘性能，对其使用寿命也造成严重影响，运维成本随之增加。

（5）闪点。随着变压器绝缘油闪点的不断降低，会形成一定量的可挥发性可燃气体，气体通常具有良好的导热性，电气设备温度增加，如果出现电弧放电，温度会随之快速上升，使绝缘油裂解的现象加剧。通过闪点测定，可及时准确地发现设备故障，提醒工作人员及时解决，保证变压器运行的安全性和稳定性。

（6）耐压。绝缘油是变压器的主要绝缘材料，其击穿电压是保证设备安全的关键参数，如果击穿电压下降，必然会影响绝缘效果。电压击穿设备，将引发安全事故。

（7）色谱分析。色谱分析是油化验在电力系统运用的关键，通过色谱分析，可准确预测变压器运行中的潜伏性故障。其他影响变压器绝缘油的主要因素是局部过热引发电晕、放电等问题，主要气体包括甲烷、乙炔、丙烯、一氧化碳以及二氧化碳等。通过色谱分析可获知绝缘油中的气体种类、含量等，可作为判断变压器运行故障的主要依据[2]。

3.2 方法

3.2.1 物理性能试验

变压器绝缘油属于典型的矿物油，组分复杂，并不是单一的化学物质，是一种由多种液态烃组成的混合油，无法准确获知单体组分和相关的物理性能，只能总体分析其物理性能，具有多种烃类化合物的综合物理性能[3]。因此，在绝缘油物理性能试验中，可采用条件试验法对变压器绝缘油的密度、黏度、闪点、凝点等物理性能进行测试。

3.2.2 化学性质试验

化学性质是衡量变压器绝缘油性能的主要指标，其测定机理比较简单，主要是根据绝缘油相关的物质特性，利用相应试剂发生化学反应，通过化学反应的过程、产生物等，对绝缘油的化学性质进行定量和定性分析。通过化学性能试验，可对变压器绝缘油的水溶性酸、酸值、苛性钠、氧化安定性等进行全面测定，为绝缘油的使用、更换提供数据支撑。

3.2.3 电气性能试验

变压器设备中的绝缘油是液体状态的绝缘材料，通过采用电气性能试验，可以了解这种材料的击穿电压、介质损耗因数、体检电阻率等，通过这些指标，可准确分析绝缘油电气性能的优劣，主要是通过特定的仪器，按照相应的标准和试验方法获知电气性能。

3.2.4 色谱分析法

色谱分析法主要原理是利用色谱柱，在净值不同状态下得高沸点或是固定相，它们对绝缘油不同组分的吸收效果或溶解效果的差异性，促使各组分在色谱柱中的移动速度不同进行准确区分，再通过专业的检测器进行鉴定[4]。利用气象色谱法测定变压器绝缘油中的溶解气体含量，可直接应用于变压器故障性质判断和处理。

4 实例分析

2019 年8 月，某220 kV 变电站运行中220 kVI 母PT（Potential Transformer，电压互感器）中的A 相电压只超过20 V，该变电站PT 为先进的电容式电压互感器，于2019 年6 月更换完成，通过电容式互感器的结构可知，造成电压缺失的主要原因有3 个：①PT 电磁单元发生二次侧断线或者短路；②电容器单元故障，分压电容C2 短路；③PT 电磁单元一次侧故障。

为找到故障根源，对A 相PT 取绝缘油进行色谱分析，分析结果为：氢气含量302.86×10-6；一氧化碳含量为1128.36×10-6；二氧化碳的含量为19 124.32×10-6；甲烷含量为168.95×10-6；乙烯含量为140.65×10-6；乙烷含量为132.67×10-6；乙炔含量为12.32×10-6。

从油化验色谱分析可以看出，该变压器绝缘油中氢气、乙炔、烃类气体含量明显超标，表明引发此故障的主要原因是电磁单元发生故障，而且乙炔明显超标严重，但并不是总烃的主要组分，表明大概率是电器单元过热[5]。为精确定位故障电，进行了高压试验，生产厂家解体试验，发现导致此次故障的主要原因是电器单元中间变压器高压绕组发生热击穿，与油化验判断结果相吻合，验证了油化验结果准确可靠。

5 结束语

本文结合理论实践，探讨油化验在电力系统的运用，阐述绝缘油在变压器运行中的重要作用，开展油化验可及时掌握变压器绝缘油的理化性能、电气性能等，为变压器运行故障的分析判断提供必要的参考指导，发现问题及时处理，保证电力系统安全、稳定、可靠运行。