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變壓器油中微量水分的狀態及檢測方法

來源:尊亿娱乐電氣 ??發布時間:2019-03-26 06:34

      變壓器油中微水的狀態,變壓器在運輸、貯存、使用(use)過程(process)中都可能由外界進入或油自身氧化產生水,產生的水分會以下列狀態存在:一是游離水。二是極度細微的顆粒溶于水。三是促使絕緣纖維老化,絕緣纖維的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分進入纖維分子后降低其引力,促使其水解(Hydrolysis)成低分子的物質,降低纖維機械強度和聚合度。

      目前電力變壓器不僅屬于電力系統最重要的和最昂貴的設備之列,而且也是導致電力系統事故最多的設備之一。變壓器在發生突發性故障(fault)之前,絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓的作用下將產生光、電、聲、熱、化學(Chemistry)變化等一系列效應及信息。因此,國內外不僅要定期做以預防性試驗為基礎的預防性維護,而且相繼都在研究(research)以在線監測為基礎的預知性維護策略,以便實時或定時在線監測與診斷潛伏性故障或缺陷[1-4]。變壓器絕緣油中微水的含量也是確定變壓器絕緣質量(Mass)的參數(parameter)。變壓器在線智能診斷設備能夠自動采集、分析油中微水的含量并得出故障原因,提供解決方案,使用戶及時解決變壓器中存在的隱患,防止(fáng zhǐ)事故發生。
1、變壓器油中微水的狀態及危害
      變壓(氣壓變量)器在運輸、貯存、使用過程中都可能由外界進入或油自身氧化產生水,產生的水分會以下列狀態存在:一是游離水。微水測量儀作為氣體濕度精密檢測的專用儀表,適用于變電站SF6開關氣體濕度及制氫站、氫冷發電機組氫氣濕度的精密、快速檢測,也可適用于冶金、化纖、石化等行業特殊氣體的濕度檢測。微量水份測定儀卡爾——菲休庫侖法,對不同物質進行微量水分測定,是一種最可靠的方法,微量水分測定儀成功的應用了這一方法,并采用了微計算機控制,其分析速度快,精度高,液晶屏中文顯示,自動打印,雙CPU設計,空白電流自動扣除功能且有儀器故障自診,菜單選擇等功能,以達到更好的操作與使用,具有操作簡單,全自動等特點的分析儀器。是絕緣油水分分析的最理想儀器。多為外界入侵的水分,如不攪動不易與水結合。不影響油的擊穿電壓(voltage),但也不允許,表明油中可能有溶解(solubility)水,立即處理。二是極度細微的顆粒溶于水。通常由空氣中進入油中,急劇降低油的擊穿電壓。介質(起決定作用的物質)損耗加大,真空濾油。三是乳化水。油品精煉不良,或長期運行造成油質老化,或油被乳化物污染(pollute),都會降低油水之間的界面張力,如油水混合在一起,便形成乳化狀態。加破乳化劑。其危害:一是降低油品的擊穿電壓。100~200 mg/kg擊穿電壓大幅度降至1.0 kV,油中纖維雜質極易吸收水分,在電場作用下,在電極間形成導電的 ;小橋 ;,因而容易擊穿。二是使介質損耗因數升高。懸浮的乳化水影響最大,不均勻。三是促使絕緣(insulated)纖維老化,絕緣纖維的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分進入纖維分子后降低其引力,促使其水解成低分子的物質(material),降低纖維機械強度(strength)和聚合度。實驗(experiment)證明,120 ℃,絕緣纖維中的水分每增加1倍,纖維的機械強度下降1/2,當溫度升高,油中的水增加,纖維的水降低,溫度降低,則相反。因此,應監視油中的微水,進而監視絕緣纖維的老化。四是水分助長了有機酸(Acerbity)的腐蝕能力,加速了對金屬部件的腐蝕。綜上所述,油中含水量愈多,油質本身的老化、設備絕緣老化及金屬部件的腐蝕速度愈快,監測(Food Monitor)油中水分的含量,尤其是溶解水的含量十分必要。 
2、變壓器(Transformer)絕緣油中微水的測試方法
      評估絕緣材料中的濕度,是確保變壓器(Transformer)可靠性和使用壽命的一個重要因素(factor)。SF6微水測量儀采用先進的濕敏傳感器。傳感器上有一層多孔的網狀金膜。由于薄膜的吸水特性,當有氣體通過時,水分子被吸收其中,導致電參數發生變化,測量該參數值即可得到被測氣體的濕度。絕緣油中的濕度在不斷地變化,因而可能(maybe)對質量造成不利影響。另外,大部分濕度分布在絕緣紙中。濕度會影響固體和液體絕緣材料的介電擊穿強度,并影響纖維素絕緣材料的老化速度以及過載期間的氣泡(gas bubble)形成傾向。環境溫度、負載、老化、泄漏以及其他因素會引起濕度的不斷變化。因此,隨著變壓器溫度的循環變化,需連續監視和診斷。這對過載或峰值(peak)負載的變壓器更有必要。變壓器絕緣系統中的總濕度由纖維素和液體中的水分含量決定。絕緣紙和絕緣油中的濕度關系僅取決于溫度。當溫度增加時,水在絕緣油中的溶解性(溶液含水能力)增加,水分會從絕緣紙轉移到絕緣油中。當溫度降低時,這一過程則會反向進行,但水分從液體介質(起決定作用的物質)流動到固體絕緣材料的速度相當緩慢。因此,絕緣油冷卻期間的含水量高于加熱期間。因此,要準確掌握變壓器中的濕度分布,必須知道設備(shèbèi)在其熱循環中所處的位置。要通過監視液體介質中的水分含量了解絕緣紙的真實濕度,變壓器必須處于相對穩定的溫度狀態。 
      絕緣油中水分的相對飽和度需要標準化,因絕緣油中的濕度與溫度變化緊密相關,并且在變壓(氣壓變量)器主箱中存在一定的溫度梯度(通常箱的頂部溫度要高于底部)。要完成標準化,專家系統分析需推斷底部的相對飽和度百分數。可通過采用傳感器報告的溫度和其采樣位置獲得。該分析假定變壓器頂部溫度比底部溫度高出10 ℃。如采用頂部或底部之外的位置作取樣點,則必須指定溫度偏差。通過濕度的相對飽和度以及具體測量溫度,專家系統將以一定相對飽和度百分數作絕緣紙濕度的計算結果。必須注意,該計算只基于單次測量的結果信息,可能未反映出絕緣紙真正的濕度濃度,特別是在變壓器剛經歷劇烈的溫度變化后。如果專家系統確定變壓器處于平衡狀態(絕緣紙既不釋放也不吸收濕度),則計算第2個相對飽和度百分數,該飽和度為變壓器處于平衡狀態時的最近30次相對飽和度百分數測量結果的平均值。前面記錄的溫度和變化決定了是否存在平衡的判斷標準。有4種可用警報。濕度警報顯示時以 ;P ;作首個字符。第2個字符為0~3的數字。P0警報表示傳感器故障。P1警報表示未執行分析。P1、P2和P3警報均依賴于相對飽和度百分比。警報的條件(tiáo jiàn):1為絕緣油濕度的相對飽和度百分比≥50,但<75;2為絕緣油濕度的相對飽和度百分比≥75。
       
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