油浸式非晶合金變壓器絕緣油試驗(yàn)檢測(cè)

一、檢測(cè)原理

絕緣油在變壓器中承擔(dān)絕緣、冷卻和消弧等多重作用。其性能劣化將直接導(dǎo)致變壓器絕緣強(qiáng)度下降，影響安全運(yùn)行。檢測(cè)原理主要基于對(duì)絕緣油物理、化學(xué)及電氣性能變化的監(jiān)測(cè)，以評(píng)估其當(dāng)前狀態(tài)和預(yù)測(cè)其剩余壽命。

1. 電氣性能原理：絕緣油的擊穿電壓直接反映其耐受電應(yīng)力的能力。雜質(zhì)（如水份、纖維、碳顆粒）在電場(chǎng)作用下極化、定向，形成導(dǎo)電橋，導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度下降。介質(zhì)損耗因數(shù)（tanδ）表征在交變電場(chǎng)下油中極性雜質(zhì)（如老化產(chǎn)物、水分）引起的功率損耗，其值增大預(yù)示絕緣性能劣化。

2. 化學(xué)性能原理：油品在熱、電、氧作用下會(huì)老化，生成酸類、醇類、酮類等氧化產(chǎn)物及烴類氣體。酸值升高腐蝕固體絕緣材料；油中溶解氣體分析（DGA）基于不同故障類型（如局部放電、過熱、電?。?huì)產(chǎn)生特定組分和濃度的特征氣體（如H?, CH?, C?H?, C?H?, C?H?, CO, CO?），通過分析氣體組成和產(chǎn)氣速率可診斷內(nèi)部潛伏性故障。

3. 物理性能原理：水分會(huì)顯著降低油的擊穿電壓，并加速油紙絕緣老化。界面張力反映油中親水性極性雜質(zhì)含量，新油界面張力高，老化后下降。油泥是老化產(chǎn)物的沉淀，會(huì)影響散熱和絕緣。

二、檢測(cè)項(xiàng)目

檢測(cè)項(xiàng)目可分為例行試驗(yàn)項(xiàng)目、診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目和特殊性試驗(yàn)項(xiàng)目。

1. 例行試驗(yàn)項(xiàng)目：

   • 外觀：檢查顏色、透明度、懸浮物。

   • 擊穿電壓：衡量絕緣強(qiáng)度。

   • 水分含量：測(cè)定油中溶解水和懸浮水。

   • 酸值：中和1克油中酸性組分所需的KOH毫克數(shù)。

   • 介質(zhì)損耗因數(shù)（tanδ，90℃）：衡量高壓下的絕緣質(zhì)量。

   • 界面張力：判斷油品親疏水性和污染程度。

   • 溶解氣體分析（DGA）：診斷內(nèi)部故障的核心項(xiàng)目。

2. 診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目：

   • 油泥和沉淀物：定量分析不溶物含量。

   • 抗氧化劑含量（T501）：檢測(cè)抑制劑殘余量，評(píng)估油品剩余抗氧化壽命。

   • 糠醛含量：分析絕緣紙老化產(chǎn)物，間接評(píng)估固體絕緣老化狀態(tài)。

   • 金屬含量：檢測(cè)銅、鐵等金屬含量，判斷內(nèi)部磨損或腐蝕情況。

3. 特殊性試驗(yàn)項(xiàng)目：

   • 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）：用于未知污染物的精確鑒定。

   • 顆粒度分析：測(cè)定油中固體顆粒的數(shù)量和尺寸分布，評(píng)估潔凈度。

三、檢測(cè)范圍

油浸式非晶合金變壓器因其低空載損耗特性，廣泛應(yīng)用于對(duì)能效要求高的領(lǐng)域，其絕緣油檢測(cè)范圍覆蓋：

1. 電力系統(tǒng)：電網(wǎng)公司變電站、配電網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電廠（特別是新能源場(chǎng)站升壓變），要求定期巡檢和預(yù)防性試驗(yàn)，確保電網(wǎng)安全。

2. 工業(yè)領(lǐng)域：鋼鐵、化工、礦山、數(shù)據(jù)中心等企業(yè)的關(guān)鍵負(fù)荷變壓器，檢測(cè)周期更短，要求更嚴(yán)，以防非計(jì)劃停機(jī)。

3. 軌道交通：電氣化鐵路、城市軌道交通的牽引變電所，因負(fù)荷波動(dòng)大，需關(guān)注DGA和老化產(chǎn)物。

4. 建筑樓宇：商業(yè)中心、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等重要建筑的配電變壓器，需確保防火安全及供電可靠性。

5. 特殊環(huán)境：高濕度、高海拔、高污穢等級(jí)地區(qū)，需加強(qiáng)水分、擊穿電壓和DGA的監(jiān)測(cè)。

四、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)體系為檢測(cè)提供規(guī)范性依據(jù)。

1. 標(biāo)準(zhǔn)：

   • IEC 60296：變壓器和開關(guān)設(shè)備用未使用礦物絕緣油規(guī)范。

   • IEC 60422：變壓器和開關(guān)設(shè)備中礦物絕緣油的管理和監(jiān)督導(dǎo)則。

   • IEC 60599：運(yùn)行中礦物絕緣油溶解氣體分析（DGA）判斷導(dǎo)則。

   • ASTM D3487：電氣設(shè)備用礦物絕緣油標(biāo)準(zhǔn)。

2. 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：

   • GB/T 7595：《運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量》：規(guī)定了運(yùn)行中變壓器油的各項(xiàng)指標(biāo)要求和檢驗(yàn)周期，是核心指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。

   • GB/T 7252：《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》：詳細(xì)規(guī)定了DGA的取樣、分析、判斷方法（如三比值法、大衛(wèi)三角形法）。

   • DL/T 596：《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》：電力行業(yè)執(zhí)行的詳細(xì)試驗(yàn)項(xiàng)目、周期和要求。

   • NB/SH/T 0811：變壓器用非晶合金鐵心油浸式配電變壓器技術(shù)參數(shù)要求。

3. 對(duì)比分析：

   • 一致性：IEC標(biāo)準(zhǔn)與GB/DL標(biāo)準(zhǔn)在核心原理、主要項(xiàng)目和判斷方法上基本接軌，如DGA的三比值法、關(guān)鍵指標(biāo)限值等。

   • 差異性：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（如DL/T 596）更具體化，針對(duì)中國電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備特點(diǎn)，規(guī)定了更明確的預(yù)防性試驗(yàn)周期和管控措施。在部分指標(biāo)的警示值和注意值上可能存在細(xì)微差別。

五、檢測(cè)方法

1. 擊穿電壓測(cè)定：采用絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試儀，在標(biāo)準(zhǔn)油杯內(nèi)，以一定速率升壓直至油隙擊穿，重復(fù)多次取平均值。要點(diǎn)：樣品需靜止消泡，電極形狀和升壓速率需嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)。

2. 水分測(cè)定：

   • 庫侖法（卡爾·費(fèi)休法）：廣泛應(yīng)用，精度高，適用于微量水分測(cè)定。

   • 相對(duì)濕度傳感器法：可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

3. 酸值測(cè)定：電位滴定法或指示劑法，用KOH乙醇溶液滴定。

4. 介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)定：采用高壓西林電橋或數(shù)字式自動(dòng)電橋，在工頻及90℃條件下測(cè)量。

5. 溶解氣體分析（DGA）：

   • 脫氣：采用機(jī)械振蕩法、真空脫氣法等將溶解氣體從油中分離。

   • 分析：使用氣相色譜儀（GC）配備TCD（熱導(dǎo)檢測(cè)器）和FID（火焰離子化檢測(cè)器）對(duì)分離出的氣體進(jìn)行定性和定量分析。

6. 界面張力測(cè)定：圓環(huán)法，使用自動(dòng)界面張力儀測(cè)量油與水的界面張力。

六、檢測(cè)儀器

1. 絕緣油介電強(qiáng)度測(cè)試儀：全自動(dòng)操作，具備磁振攪拌、安全防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

2. 全自動(dòng)微量水分測(cè)定儀：基于庫侖法，精度可達(dá)ppm級(jí)，自動(dòng)滴定和終點(diǎn)判斷。

3. 油介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀：集成溫控、高精度電橋，自動(dòng)測(cè)量并補(bǔ)償。

4. 氣相色譜儀：DGA核心設(shè)備，需配置多通道閥、多檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)H?、CO、CO?及烴類氣體的快速、準(zhǔn)確分離與檢測(cè)。高端儀器可與質(zhì)譜儀聯(lián)用。

5. 全自動(dòng)界面張力儀：采用圓環(huán)法或板法，計(jì)算機(jī)控制，精度高。

6. 便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀：如便攜式DGA檢測(cè)儀（基于傅里葉變換紅外光譜或光聲光譜技術(shù)）、便攜式水分儀等，用于快速篩查。

七、結(jié)果分析

1. 閾值比較法：將檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 7595, DL/T 596）中規(guī)定的“注意值”和“警示值”進(jìn)行直接比較。超過注意值需跟蹤監(jiān)測(cè)，超過警示值需采取處理措施。

2. 趨勢(shì)分析法：對(duì)同一設(shè)備歷次檢測(cè)數(shù)據(jù)繪制趨勢(shì)圖。即使單項(xiàng)指標(biāo)未超標(biāo)，但若指標(biāo)（如總烴含量、酸值）增長速率異常加快，也預(yù)示存在潛在問題。

3. DGA故障診斷法：

   • 三比值法（羅杰斯比值法）：根據(jù)CH?/H?, C?H?/CH?, C?H?/C?H?, C?H?/C?H?五組特征氣體的比值組合，編碼后對(duì)應(yīng)判斷故障類型（如PD、D1/D2低能量放電、T1/T2/T3熱故障）。

   • 大衛(wèi)三角形法：將CH?, C?H?, C?H?三種氣體百分比置于三角形坐標(biāo)圖中，根據(jù)落點(diǎn)區(qū)域判斷故障性質(zhì)。

   • 產(chǎn)氣速率計(jì)算：計(jì)算絕對(duì)產(chǎn)氣速率（mL/h）和相對(duì)產(chǎn)氣速率（%/月），判斷故障的嚴(yán)重程度和發(fā)展速度。

4. 綜合判斷：?jiǎn)我恢笜?biāo)異?？赡苡啥喾N原因引起，需結(jié)合電氣試驗(yàn)（如繞組直流電阻、變比、局放）、負(fù)荷歷史、檢修記錄等進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確定位故障根源。例如，DGA顯示過熱特征，同時(shí)油中銅含量增高，可能指向繞組或分接開關(guān)接觸不良導(dǎo)致的銅導(dǎo)體過熱。對(duì)于非晶合金變壓器，需特別關(guān)注其抗短路能力與油質(zhì)狀態(tài)的關(guān)聯(lián)，以及空載合閘涌流可能對(duì)絕緣產(chǎn)生的影響在油中氣體的體現(xiàn)。