最新500千伏变压器油含气量检测及异常分析汇总

500千伏变压器油含气量检测及异常分析

500千伏变压器油含气量检测及异常分析

寄玉玉1，王佩1，王应高2，郑朝晖2，张胜寒 1

(1.华北电力大学，河北保定071003；2.华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045）

摘要：本文对变压器油含气量的产生过程、含气量发生异常时对电气设备的危害做了简要介绍，评价了国内现有的几种变压器油含气量检测方法的优缺点，并以气相色谱法为例，对一些超过相关标准的异常数据进行了分析总结，指出了引起含气量超标的可能因素，建议采取变压器注油前抽真空、机组检修时滤油等防范措施来避免含气量超标。

关键词：变压器油；含气量；气相色谱法

Detection and anomaly analysis of the gas content of

500-kilovolt transformer oil

Ji Yu-yu1，Wang Pei1，Wang Ying-gao2，Zheng Zhao-hui2，Zhang Sheng-

han1，

（1.North China Electric Power University, Baoding 071003,China

2. North China Electric Power Research Institute Co.Ltd, Beijing 100045,China)

Abstract: This article describes the generating of the gas content of transformer oil, the hazards to electrical equipment when gas content anomaly, and evaluates the advantages and disadvantages of several detection methods of gas content of transformer oil. Taking Gas chromatography for example, it analyzed and summarized the abnormal data in excess of the relevant standard, indicate the possible factors which make gas content exceed the standards, and suggest adopting the precautionary measures such as picking up the suction before the transformer oiling or filtering oil when the unit is serviced to prevent gas content exceeding standard.

Key words: transformer oil；gas content；gas chromatography

电力系统的安全运行对国民经济有着极其重要的意义，变压器是影响电网安全、稳定运行的重要因素之一，变压器油含气量的大小将直接影响变压器的绝缘性能，对含气量进行有效测定和可靠评价就显得尤为重要。国标

GB/T7595-2000《运行中变压器油质量标准》对330~500kV的变压器、电抗器油做出了规定：绝缘油中含气量控制标准是投运前为1％、运行中为3％，检测周期为每年一次。国际大电网会议(CIGRE)也认为当油中含气量在3%以下时，析

出气体的危险性较小。在高压电力设备的事故中，几乎大多数事故都能从绝缘油直接或间接地反映出来[1]。人们可以通过对绝缘油的分析，来对重要的电力设备进行维护和监督。

1 变压器油

1.1 变压器油含气量

变压器油中含气量是指溶解在绝缘油中的气体总含量，包括：氧气、氮气、烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等[2]。气体在油中的溶解量不是一个常数值，在常温、常压下油中溶解空气的量约为10％，其主要成分是空气中的氧和氮[3]。一般来说油中溶解气体在电场作用下，只要不形成气泡，就不会降低油品的绝缘强度。但是变压器在运行过程中，由于油温、油压、油流等因素的变化，溶解于油中的气体会释放出来并形成气泡。聚集在绝缘纸层内或表面时容易产生局部放电，危及设备的安全运行[4]。

1.2 含气量异常的危害

变压器油主要有绝缘作用、散热作用和消弧作用，对于500kV的大型变压器，若含气量过高，在温度变化和油面气压降低时，气体以气泡形式析出，会加速变压器固体绝缘材料的老化进程[5]。气体的溶解可以改变油的物理性能、化学性能和电气性能，油中溶解的氧气是变压器油氧化、老化的直接因素[6]。且油中气泡对绝缘强度的影响，将随电压等级的升高而其危害更甚，当气体含量达到一定值时，可引起瓦斯继电器动作，严重时可造成主变跳闸。因此，许多国家为保证变压器绝缘的可靠性，对新注入设备的油和运行油中的含气量，都制订了具体的数量标准，并研究了多种变压器油含气量的检测方法。

2 含气量检测方法

由于变压器用绝缘油对含气量有具体的控制指标，国内外相继开展了含气量测试技术研究。目前国内有多种含气量测试方法如：气相色谱法、二氧化碳洗脱法、真空压差法、振荡脱气法等。其中，前三种方法已经有了相应的电力行业标准，每种方法都各有其适用范围和各自的优缺点，二氧化碳洗脱法不适用于可与氢氧化钾溶液发生化学反应的酸性气体含量的测试；真空压差法虽然准确，但所需要的仪器复杂，操作繁琐，结果需人工算，不适合于较多油样的测试；真空脱气法能保证高真空度和良好的密封性，但精密度不高；振荡脱气法还没有相应的标准。

以下简要介绍了其中两种方法。

（1）气相色谱法

气相色谱法利用样品各组分在流动相和固定相中吸附力或溶解度不同，当两相作相对运动时，样品各组分在两相间进行反复多次的分配，不同分配系数的组分在色谱柱中的运动速度就不同，滞留时间也就不一样。这样，当流经一定柱长后，样品中各组分得到分离，当分离后的各个组分流出色谱柱而进入仪器时，记录仪就记录出各个组分的色谱峰[7]。采用气相色谱法测油中总含气量方法简单、方便、易操作，测的数据准确、可靠，油中各种组分能真实地被测定出来，为分析、判断设备是否正常提供了可靠的依据[8]。

（2）山东电力研究院简易测试含气量法

山东电力研究院研制采用了一种简易测试含气量的方法，其具体做法是：在100 mL 的注射器中，取50 mL 油，注5.0 mL 空气，常温下在振荡仪中振荡20分钟，静置10分钟，然后取出振荡后的注射器，根据剩余气体的多少，用

1~5mL 的注射器取出剩余气体，准确读出其体积，按下列公式计算油品的含气量[9]： %1002732933.10150⨯+⨯⨯=t

P Vh ϕ （1） 式中：V h ——剩余气体的体积mL ；

P ——大气压力kPa ；

t ——室温℃；

φ——含气量百分比。

该测试方法的理论基础是常温下矿物绝缘油中溶解气体的饱和含量为

10％，一般情况下油中溶解性气体都没有达到饱和，当将5.0 mL 空气注入50 mL 油中时，理论上震荡后空气应该完全溶解以达到饱和，剩余的气体就是油中的含气量。该方法的优点是：各发、供电单位不需添置新设备，且操作环节少，测试简单快速，实验环境对测试结果的影响小，但该方法只是一种近似测定法。

国外主要采用气相色谱法进行含气量的测定[10]。在国外，特别是欧、美、日本等国针对真空脱气法的结构和操作进行了许多改进，国外的真空压差法制作工艺好，不漏气，真空度可达0.1333Pa ，目前国内尚难实现[11]。因此在目前国内仪器制作工艺还存在缺陷的情况下，为了满足电网500kV 变压器调试和运