变压器绝缘油要做哪些试验？
发布时间：2016-07-13 09:07 来源：华电国威
一、电气强度试验
1、试验目的
新油可能由于提纯、运输、保管不当而影响其电气强度。运行中油受气候、环境、电场、杂质等作用使其电气性能劣化。因此需要通过油耐压试验检查油的电气强度。
2、试验设备
(1)油杯。试验用油杯的标准电极为一对黄铜材料圆形平板电极直径25mm，极距2.5mm。两电极轴心线应对准，保持水平。油杯用玻璃或瓷做成容量250mL。
(2)耐压试验装置。与交流耐压相同。也可用专用油耐压试验器。
3、试验步骤
(1)清洗和烘干试油杯、标准量规、搅拌用的玻璃棒和盖油杯用的玻璃板。
(2)用清洁干燥的油样瓶在设备的取样口(取样口应经过清洗，干燥，处理)取油样。
(3)用试油将油杯，常规冲洗三次。再用量规调整油杯电极间距(2.5mm)。再将试油沿搅拌用玻璃棒缓缓注入油杯，直至高出电极≥10mm。然后盖上玻璃盖板，禁止15min，使油中气泡溢出。
(4)然后接通电源，并以3~5RV/s的速度均匀升压，直至油杯电极击穿，(KOF过流跳闸)断开电源。
(5)用搅拌玻璃棒(直径约为2mm)在电极间轻轻拨动，清楚电极表面因击穿产生的炭粒。
(6)搅拌后静止5min再次加压。
(7)共应重复击穿六次、第一次不计算五次击穿平均值作为该试油耐压值。
4、注意事项
(1)试验应在温度15~35℃、温度不大于75%条件下进行。
(2)升压应均匀、不停顿直至击穿。
(3)试油击穿电流应控制在10mA左右(低压回路过流保护按变比设定)。
(4)在拭揩搅拌棒及量规时需要用干净丝绸巾。
(5)不得使人手指触及试油。
绝缘油耐电强度标准
|
设备 |
电压等级 |
标准 |
|
(kV) |
新油 |
运行中油 |
|
变压器油 |
15kV以下 |
≥30 |
≥25 |
|
15~35 |
≥35 |
≥30 |
|
66~220 |
≥40 |
≥35 |
|
330 |
≥50 |
≥45 |
|
500 |
≥60 |
≥50 |
|
断路器油 |
110~220 |
≥40 |
≥35 |
|
35 |
≥35 |
≥30 |
|
10 |
≥30 |
— |
推荐设备：GWJJC-80kV绝缘油介电强度测试仪或者GWIIJ-80kV绝缘油介电强度测试仪
二、水溶性酸碱
1、试验目的
油中的水溶性酸、碱组分是指油中能溶于水的无机酸碱、低分子的有机酸和碱性含氮化合物(如吡啶、喹啉)等。运行绝缘油中，通常不存在水溶性碱，多存在水溶性酸。水溶性碱测试可判断油质是否劣化。
2、试验方法和步骤(比色法)
测定变压器油抽出液的pH值，以判断其酸性程度。量取摇匀的试油50mL。注入 250mL锥形烧瓶中，加入等体积预先煮沸锅的蒸馏水，于水浴中加热至70~80℃，并在此温度下摇动5min，将锥形瓶中的液体倒入分液漏斗中，带分层 冷至室温后，往比色管中注入10mL水抽出液，加入0.25mL溴甲酚绿指示剂，放入比色盒内进行比色，确定其pH值。
3、试验标准判断
新油应不存在水溶性酸碱。运行油中出现了水溶性酸，并超过一定标准(pH＜4.2)时，应及时处理货换油。而新设备投运前要求pH＞5.4，才可投运。
三、酸值
1、试验目的
(1) 根据酸值的大小，可判断油中含酸性物质的量，故酸值是厂家出厂检验和用户检查验收绝缘油质量好坏的重要指标之一。
(2)酸值越大，表明油中含有机酸越多，油的老化程度越深，所以它是评定油老化程度的指标之一。
(3)绝缘油中含有酸性物质，会降低油的绝缘性能，促使固定绝缘材料老化，缩短设备的运行寿命。
(4)油中含酸物质会腐蚀金属材料。
2、试验方法和步骤(碱蓝6B法)
碱蓝6B法师采用沸腾乙醇抽出试油中的酸性组分，再用KOH乙醇溶液滴定以测定酸值。
3、试验标准判断
新设备投运前，酸值≤0.03mgKOH/g油；正常运行油，酸值≤mgKOH/g油。
四、闪点
1、试验目的
闪点是鉴定运行油必不可少的项目。闪点降低表示油中有挥发性、可燃性气体产生，这些气体 往往是由于充油电气设备过热、放电造成绝缘油在高温下裂解而产生。通过闪点的测定可以及时发现设备的故障。同时对新充入设备的变压器油，测定闪点也可以防 止或发现是否混入轻质馏分的油品，从而保障设备的安全运行。
2、试验方法(闭口杯法)
油品闪点的测定需要在严格的条件下进行。例如，油品的升温速度、蒸发空间的大小、油面的高低及仪器的型式等，必须严格规定，这样得到的各种油品的闪点，彼此可以比较，可进一步评定油品的质量。
闭口闪点测定是在闭口闪点仪中加油料，使油面上的空间形成油蒸汽和空气的混合气，当油气浓度达到一定限度时，遇到明火即产生闪火现象并立即熄灭，此时立即充温度计读出温度作为闪点的测定结果。
3、试验标准判据
变压器油试验标准
|
项目 |
设备电压等级 |
质量标准 |
周期 |
|
投入运行前的油 |
运行油 |
闪点(闭口)
(℃) |
各级 |
>140(10.25号油);
>135(45号油) |
(1)不比新油标准低5℃；
(2)不比前次测定值低5℃ |
新设备投入运行前，大修后 |
断路器油的试验标准一般为闪点(闭口),不比新油低5℃。一般新设备投入运行前、大修后都要进行闪点测试。
4、试验要点
(1)应严格掌握试油量。因为油量多少与液面上空间体积有关，从而影响油蒸汽和控制混合物浓度。试油量多，使结果偏低；反之，则使结果偏高。
(2)应严格控制加热速度。如果快将使油面上油蒸汽和空气混合物浓度提前。
(3)点火火焰直径、火焰离油面高低以及停留时间的长短都影响闪点试验结果，应按试验方法要求进行。
5、影响试验结果的因素
(1)化学组成
油品的闪点与化学组成有关。高沸点组分的油品和含烷烃较多的油品闪点较高，而含挥发性组分较多的油、闪点则低。另外运行中油由于电池、温度的作用，会裂解出可燃性气体，并溶解于油中，使闪点有所降低。
(2)大气压力
油品的闪点随大气压力的增大也升高，随大气压力减小而降低。油品的闪点以101.33Pa为标准。
(3)物理条件
物理条件包裹测定闪点的仪器、方法、温度、压力等外界条件。同一种油品，分别用开口杯和闭口杯测定闪点，数值相差很大。试验条件控制不严格，结果页相差很大。如闭口杯的油面越高，蒸发空间就越小，越容易达到闪火浓度，闪点将越低。
五、测量tanθ
1.试验目的
(1)tanθ增大，会严重引起变压器整体绝缘特性的变化。介质损耗使绝缘内部产生热量，介质损耗愈大，则在绝缘内部产生的热量愈多。反过来又促使介质损耗因数更为增加，如此继续下去，就会在绝缘缺陷处形成击穿。
(2).油品的老化程度，可从tanθ的变化反映出来。当油被污染或油老化而成一系列氧化产物时，油的tanθ增加。所以，除测新油tanθ外，使用中油也应定期测试tanθ，以便通过tanθ的变化来反映油老化的程度。
(3).tanθ能明显地反映油精制的程度，正常精制的油品为温度升高时，tanθ升高不大，而过度精制与精制不够的油当温度升高时，tanθ则升高很快。
2.试验设备
绝缘油介质损耗因数(tanθ)的测量，是采用QS型高压电桥配以不同类型的电极杯(油 杯)，在工频电压下进行。油杯分为单圆筒式、双圆筒式、三接线柱电极式三种类型。杯体用黄铜或不锈钢制成，铜制杯体表面镀镍或镀铬。空杯电容不宜小于 50pF。上述油杯的工作电压分别为2.5、5、2kV，装油量分别为75、250、45mL。油杯具有插温度计的测温孔。
测量时，最好采用QS3型高压电桥。这种电桥所测(tanθ)值的范围较广(0.01%~100%)，准确度也较高。
3.试验步骤
(1)用石油醚或四氯化碳清洗油杯各部件(包括油杯中的内外电极),然后放在105~110℃烘箱中干燥60~90min。油杯拆开组装时注意不要碰伤电极工作表面，不要直接接触其表面。
(2)油杯注油前最好测量空杯的tanθ值和电容量值，所测结果应符合改型油杯的标准。
(3)用被测油清洗油杯2~3次，并缓缓将油注满，使油中气泡得以逸出，然后插入温度计，置于恒温装置中加热。当试品油达到规定温度，并稳定5min后，即可测定。
(4)将油杯放在绝缘板上。此板的绝缘电阻不低于250MΩ，1min能承受工频交流电压500V，且无气孔、不吸油、耐热性能好。
(5)试验地点应选择没有强电磁干扰的地方。放大器要提前15min接通电源，以使其能稳定地工作。
(6)充试样后静置10~15min，当内电极温度与所要求的试验温度之差不大于±1℃ 时开始测量。仅在测量时施加电压，按照QS3型高压电桥的使用说明书规定尽快完成测量，测出在(90±1)℃时油的tanθ值。完成初次测量后，倒掉油 样，再用第二份试油刷洗电极杯一次，操作过程同第一次，重复测量。两次测量结果读数差值，不应大于0.0001加两个测量值中较大一个的25%，否则继续 充样试验，直至相邻两次读数之差满足上述要求为止，此时测得的结果方有效。
4、影响试验结果的因素
(1)水分。油中水分是影响介质损耗的主要因素。即使是没有被氧化的新油，只要其中有微量水分就可使其tanθ增大。这是因为水是强极性液体，在电池作用下易离解，可增大绝缘油的电导电流，故其介质损耗有明显增大趋势。
(2)氧化产物的杂质。运行中的绝缘油氧化后必然会产生部分极性氧化产物，同时绝缘油被外界杂质污染也会增加极性物质，这些物质均能增大绝缘油的介质损耗。
(3)温度。纯净绝缘油为中性(或弱极性)液体，其介质损耗主要为电导损耗。当温度升高时，其电导电流将增大，故tanθ的变化规律也很复杂，一般规定采用50Hz的交流电压，这样规定也符合电气设备的实际使用情况。
5、试验要点
(1)使用高压电气需严格按说明书规定操作。使用前应仔细检查接线、接地、屏蔽以及导线的完好程度，正确无误后方可接通电源。
(2)介质损耗的测量在很大程度取决于试验条件，特别是温度和施加电压的频率及电压大小因素。因此，整个测量过程要严格按油品介质损耗的试验方法进行。
(3)电极杯要阳光按要求洗净烘干，放在清洁器皿内，不受潮和不被灰尘污染，否则会使试油污染，影响测量结果。为了检验电极杯是否清洁干净，可测量空杯介质损耗，其值应为零，并记录空杯电容值。
(4)油样长期暴露在强国下或潮湿环境中等都会影响测量结果。因此要严格遵守取样规则。取样时应保证样品不受污染、不受潮，取好样品的玻璃瓶应密封、避光，保持与相对湿度不超过70&的实验室内。
6、判断标准
变压器油判断标准
|
项目 |
要求 |
|
投入运行前的油 |
运行中的油 |
|
tanθ(%)(90℃) |
330kV及以下，≤1.0
500kV，≤0.7 |
330kV及以下，≤4.0
500kV，≤2.0 |
断路器油(新油)tanθ(%)(70℃)≤0。
运行中油一般不进行tanθ(%)项目试验。
推荐设备：GW6000A异频全自动介质损耗测试仪
六、微水测量
1、试验目的
水分是影响变压器设备绝缘老化的重要原因之一。变压器油的绝缘材料中含水量增加，会引起 设备的金属部件腐蚀，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。因此，在油品的运输、贮存和使用中，应对分水进行严格的监 督。微水测量是保证设备安全运行必不可少的一个试验项目。
2、试验方法
库伦法
接好库伦仪电源线，调试仪器。先通电电解电解液中残余水。当水解液达到终点后，选一合适 的延长时间，相电解池内注入0.1μL的除盐水校正仪器，当仪器显示的电荷量数值与理论值相对误差不大于±5%(10722±50)即可，调整过程应重复 3词。仪器调整平衡后，向电解池内准确加入1ml试油，仪器将自动进行电解至终点，同一试油至少重复操作两次，取平均值。
3、试验标准
新超高压变压器油水分要求
|
项目 |
质量指标 |
试验方法 |
|
牌号 |
25 |
45 |
|
水分(mg/kg) |
≤50 |
SH/T0207 |
|
|
|
|
|
新断路器油水分要求
|
项目 |
质量指标 |
试验方法 |
|
水分(mg/kg) |
≤35 |
SH/T0207 |
运行中变压器油水分质量标准
|
项目 |
设备电压等级(kV) |
质量标准 |
参照标准 |
|
投入运行前的油 |
运行油 |
水分
(μg/g) |
变压器油 |
500 |
≤10 |
≤35 |
|
220~330 |
≤15 |
≤25 |
|
66~110 |
≤20 |
≤15 |
|
互感器油 |
500 |
≤10 |
≤15 |
|
220~330 |
≤15 |
≤25 |
|
66~110 |
≤20 |
≤35 |
4、测试要点(库伦法)
(1)应用库伦法则水分关键是电解液的质量，如果各种成分比例不恰当，将影响灵敏度，使终点不稳定。另外，电解液应在干燥的暗处低温(一般在20℃左右)保存。
(2)在每次进样之前，必须用纯水标定，其测定结果在标准规定的范围内，方可进油样测定。另外，当电解液出现浑浊时或电解液液面过高，想抽出油样继续使用之前也需用水标定，只有标定值在允许范围之内，电解液才可继续使用。
(3)电解液搅拌速度太快、太慢都会影响结果的稳定性。一般只要使电解液呈一漩涡状就可以了。
(4)抽样中不应有气泡，如有气泡应设法排出，否则将影响试验结果。
(5)应注意电解池和样品的密封性，防止潮气侵入。环境相对湿度不应超过70%。
(6)注射器的活塞要保证一定的严密性，不得漏气，且取样后，未注入电解液前应将针头插入胶皮垫中，以免增加或散失水分。
5、影响试验结果的因素
油品吸收水分的能力与水在油品中的溶解能力有关，而水在油中的溶解度与下列因素有关。
(1)油品的组成
油品中烷烃的吸收能力最弱，环烷烃较强，芳香烃最强。新绝缘油对谁的溶解能力还与其精制程度有关，如油中含有未除尽的酚类、酸类、树脂、皂化物等，会增加油品的吸湿性，使油中含水量增加。若运行油中存在较多的油泥、游离碳、酚类和有机酸时，水的溶解度也会增加。
(2)空气的相对湿度
若其他条件相同时，同一油品在空气中暴露的时间愈长，空气的相对湿度(即空气中水蒸气分压)愈大时，油品吸收的水分就愈多。所以，测定绝缘.的含水量时，必须密封取样，密闭测定，其母的就是避免样品与空气接触。
(3)温度
在一定范围内，水在油中的溶解度随温度的增高而变大。这是因为水的介电系数随温度的升高而减小，即极性减弱，故易溶于油中。但水在油中的溶解度不会很高，也不会随温度升高无限制增加。这是由于油品组成多为非极性烃类化合物，不能与水形成氢键之故。
4.与油质老化深度的关系
运行油在自身氧化的同时，会产生一部分水分，因此，油品吸收水分的能力与油质老化深度有关。
七、油色谱分析
1、试验目的
在设备运行过程中，定期分析溶解于油中的气体，就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障，并随时掌握故障的发展情况。
2、取样
(1)取油样的容器
目前所采用的取样容器主要有玻璃注射器和具内塞的小口棕色瓶，注意注射器的清洁，以便注射器有芯子可以自由滑动，用以补偿油样随温度变化的膨胀或收缩。
(2)取油样的方法
一般电力变压器及电抗器可在运行中取油样。对设备需要停电取样时，应在停运后尽快取样。对于可能产生负压的设备，应放置负压进气。在取样过程中应尽量避免油与空气接触。
设备的取样阀门应配上带有小嘴的连接器，在小嘴上接软管。取样前应排除取样管路中的空气及取样阀门内的“死油”，同时用设备本体的油冲洗管路(少油设备可不进行此步骤)。
用注射器取样时，最好在注射器和软管之间接一金属小三通，先使“死油”经三通排掉，然后 转动三通使少量油进入注射器，再转动三通并压注射器心子，排除注射器内的空气和油。再转动三通使油样在静压力作用下自动进入注射器，不应拉注射器心子，以 免吸入空气或对油样脱气。取到足够的油样时，关闭三通和取样器，去下注射器，用小教头封闭注射器(尽可能排尽小胶头内的空气)，整个操作过程应特别注意保 持注射器心子的干净，以免卡涩。
(3)注意事项
从气体继电器放气嘴取气样时，应在气体继电器的放气嘴上套上小段乳胶管，乳胶管的另一头 接一个金属小三通，与主色器连接(要注意乳胶管的内径与气体继电器放气嘴及金属三通连接处要密封)。转动三通，排空注射器，再转动三通取气样。取样后，转 动三通的方向使之封住注射器口，把注射器连同三通一起取下来，然后再去下三通，立即改用小教头封住注射器(尽可能排尽小胶头内的空气)，关闭放气嘴去下乳 胶管。
(4)样品的保存和运输
油样和气样应尽快进行分析。气样不宜长期保存和运输，油样暂时不能分析时，保存期不超过4天。在运输过程及分析前的放置时间内，必须保证注射器的芯子不卡涩。油样和气样都必须避光保存。油样在运输过程应尽量避免剧烈震荡。
3.试验方法简介
(1)脱气试验方法
1)将100ml备用注射器用试油冲洗2~3次，排尽注射器内残留空气，缓慢吸取试油45mL，再准确调节注射器心塞到40mL，立即用胶头封住注射器出口。
2)取一支5mL、备用注射器，用N2冲洗1~2次，再准确抽取5.0mL N2气体，然后将5mL注射器由气体缓慢注入有试油的注射器内。
3)将100mL注射器放入恒温定时振荡20min，然后静止10min。
4)另取一支5mL备用注射器，用试油冲洗1~2次后，吸入约0.5mL试油戴上橡胶封头，插入双头针头，使针头垂直向上，将注射器内的空气和试油慢慢排出，从而使试油充满注射器的缝隙而不残存空气。
5)将100mL注射器从恒温定时仪内取出，立即将其中的平衡气体通过双头针转移到5mL注射器内。室温下放置2min，准确读其体积，以备分析用。
6)色谱仪的标定，用1mL备用注射器准确抽取已知各组分浓度的标准混合气0.5mL(或1mL)，在色谱仪已经稳定的情况下进样，从得到色谱图上量取各组分的峰高(或锋面积)，至少重复操作两次，并取其平均值。
7)样式分析，用1mL注射器从5mL注射器中准确抽取平衡气0.5mL(或1mL)，进样分析从所得色谱图上量取各组分的峰高，重复操作两次取其平均值。
(2)色谱试验方法
油中气体组分定性方法采用时间保留值方法，定量方法采用外标法，标定次数最好是每天标定，标准气为混合标准气，可采用一部分配制的标气，以减少分析数据的误差。标气浓度应尽量与样品的浓度相接近，高浓度的标气会带来一定的误差。
样品分析时，一般重复进样二次，取其峰面积的平均值。进样操作对化验人员来说是个基本功 训练，必须注意以下几点:①取样应保证正压取样，不能使气样成负压，取出的气样，要及时住进色谱仪；②进样要快、要准；③推针要快，针头一插到底，紧接着 就快进气；④取针要快；⑤防止仪器系统压力将管心冲回。
