变压器绝缘油在线监测技术分析

变压器绝缘油在线监测技术分析

魏静

国网青海省电力公司超高压公司 

摘要：新时期，现代化的生活生产对电能的需求越来越大，促进了大电网互联、特高压电网等新技术的发展。电网的进一步发展需要安全稳定的电力设备，在众多电力设备中，变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器控制着电能的输送和转换，既能升高电压输送到用电地区，还能把高压电降低后引入市政用电，一旦变压器出现故障而停止运行，会给某一区域内的用电造成影响，进而引发间接经济或其他损失。因此，对于变压器的安全性、稳定性监测具有重要意义。而传统的变压器巡检无法满足现代的监测需求，对于变压器的在线监测已经变得非常重要。

关键词：变压器绝缘油；在线监测；技术

1变压器绝缘油监测的重要性

变压器绝缘油监测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监测的研究，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（9.5mm2/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35mN/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19mN/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。

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变压器绝缘油在线监测技术

3.1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。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。

3.3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。

3.4色谱分析法

气相色谱法在线监测系统监测装置主要包含油气分离、气体检测以及数据处理3个核心内容。具体实现过程中，绝缘油被吸入到采集装置内，通过油气分离提取气体成分，再将剩余的油泵回至变压器中。气体检测模块中，通过色谱柱分离方法检测主要气体及含量。数据处理则是将检测结果进行数据转换，确定出主要的故障所在。完成了上述的核心处理步骤后，还需将数据传回到控制中心的服务器，在监控软件上进行显示，并更新数据库的信息。

色谱在线监测装置的硬件可分为2部分：现场控制机柜和上位机服务器。一般而言，现场负责油气的采集与分离、数据转换等功能，主要有油气采集模块、分离模块、气体检测模块、数据处理模块、通信组件以及回油管道等硬件。上位机服务器作为数据的处理中心，负责多路信号的采集和显示、信息的存储与备份、安全预警等功能，主要有服务器、磁盘、显示器等硬件组件。上位机数据服务器接收各地控制柜上送的数据，并将数据的分析和诊断结果产生的报警信号送至厂站计算机监控系统进行故障报警，其硬件主要包括数据服务器、显示器以及厂站计算机监控系统通信元件等。

色谱在线监测装置能够实现远程变压器绝缘油故障的发现和诊断，因此，日常工作中要对该装置进行巡检和维护。日常检查：①要检测控制机柜内的指示灯是否正常工作、通风散热良好；②检查载气瓶的压力是否在合理范围内；③检查油气采样模块是否存在渗漏问题；④检查上位机的数据传输和存储是否正常。

定期维护：①按照季度、半年度、年度等周期，有计划的实施定期维护，制定好检修表；②对于油气采集装置、回油管、载气瓶等关键设备定期维护；③定期更新色谱柱数据，保障数据库基础信息的正确与完善。

结语

变压器的监测至关重要，色谱在线监测装置能够实现对变压器绝缘油的在线监测，省去了很多费事费力的现场巡查环节，提高了变压器故障诊断的速度和效率，因此，工作人员要充分了解其工作原理，掌握其维护手段，熟悉其工作的数据处理和故障诊断信息，保障变压器的稳定运行，实现为电网用户的可靠供电。

参考文献

[1]李红明,谭其勇,陈战,蒋亚超,马锋,刘锡银.基于激光光声光谱技术的变压器绝缘油故障气体在线监测系统研究[J].电气应用,2020,39(04):67-70+88.

[2]连鸿松,李文琦,赖永华,刘慧鑫,郑东升,李庆,邵锟.变压器绝缘油溶解气体及含气量现场快速检测一体化装置研究[J].高压电器,2020,56(03):79-86.

[3]何进西.浅析高压变压器绝缘油在线色谱脱气方式对变压器安全性的影响及改进措施[J].机电信息,2019(27):67-68.

[4]王菲.浅谈牵引变压器绝缘故障与油中溶解气体在线监测系统[J].城市建设理论研究(电子版),2019(25):24.