变压器油质及色谱分析ppt课件

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密度
单位体积内所含物质的量，其单位是kg/m3、 g/cm3或g/mL，以符号ρ表示。变压器油密 度与温度有关，规定在20℃时的密度为标 准密度，一般为0.8～0.9g/mL。实际应用中 必须表明温度，或计算成标准密度。
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界面张力
绝缘油的界面张力是指在油-水两相的交界面上， 由于两相液体分子都受到各自内部分子的吸引， 各自都力图缩小其表面积，这种使液体表面积 缩小的力称为界面张力。
障的表现。
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闪点
在规定的条件下，将油品加热，随油温的升高， 油蒸汽在空气中（油液面上）的浓度也随之增 加，当升到某一温度时，油蒸汽和空气组成的 混合物中，油蒸汽含量达到可燃浓度，如将火 焰靠近这中混合物，它将会闪火，把产生这种 现象的最低温度称为石油产品的闪点。
闪点是保证变压器油在储存和使用过程中安全 的一项指标。
≤15
≤20
介质损耗因数
90℃ 含气量/%
（体积分数）
≤0.002 ≤1
≤0.005 --
≤0.005 --
注：对于500kV及以上设备油中洁净度指标按相关要求执行
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四、新设备投运通电前的检验
在变压器投用前应对其油品按GB/T 7595-2008中“投入运行前的油”的质量 指标要求作一次全分析，并进行气相色 谱分析，作为交接试验数据。
油中含气量 体积分数%
油泥和沉淀物（质量分 数）%
330~1000及以上 220
110及以下
各电压等级
500-1000 ≤ 330
750-1000 500 330 220
66~110 35及以下
500及以上 ≤ 330
750-1000 330~500及以上
(电抗器)
各电压等级
GB/T7595-2008 标准
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凝（倾）点
变压器油的凝点（即凝固点）是指在规定的试 验条件下，将试油逐渐冷却，并将液面倾斜 45℃，经过1min后，油面不再移动的最高温度。 倾点又称流动点。油品在一定的标准条件下， 由固体逐渐加温溶解成液体后，从特定容器中 流出的最低温度，即称为倾点。油品的倾点一 般比凝点高2～3℃。
凝点是在规定条件下冷却至停止移动时的最高 温度。
新油注入设备前必须用真空滤油设 备进行过滤净化处理，以脱除油中 水分、气体、及其他颗粒杂质，在 处理过程中经油质检验，达到要求 后方可注入设备。
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新油净化后的检验指标
项目
设备电压等级/kV
500及以上 330~220
≤110
击穿电压/kV
≥60
≥55
≥45
水分/（mg/kg）
≤10
≤15
介质损耗因数 90℃
被分析的气体组 分析目的 分
推荐检测 O2 了解脱气程度和密封（或漏气）情况，严重过热时也回极度
气体
消耗明显减少
N2 必测气体 H2
可了解N2饱和程度，与O2的比值可更准确分析的消耗情况。 正常情况下，N2、O2和CO2之和还可估算出油的总含气量
与甲烷之比可判断并了解过热故障点温度，或了解是否有局 部放电情况和受潮情况
进行新油评价时，氧化安定性是一项重 要指标。
添加抗氧化剂可提高氧化安定性。
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水分
水分来源有外部侵入和内部自身氧化产 生两方面。
水分的危害： 1） 降低油品的击穿电压。 2） 使介损升高。 3） 促使纤维老化。 4） 对油质老化起催化作用。
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腐蚀性硫
腐蚀性硫即能腐蚀金属的活性硫化物或游离硫。 变压器油中不允许有活性硫，哪怕只有十万分
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五、运行中变压器油的监督
运行中变压器油质量标准和检验项 目及周期
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试验项目
设备电压等级/kV
外状
水溶性酸（pH）值 酸值
mgKOH/g
闭口闪点℃
各电压等级 各电压等级 各电压等级 各电压等级
水分
界面张力 25℃ mN/m 介质损耗因数 90℃
击穿电压 2.5mm间隙
kV
体积电阻率 90℃，Ω•m
透明，无杂质和悬浮 物
≥4.2
≤0.1
≥135
≤15（mg/L）≤25 ≤ 35
GB/T14542-2005 建议指标和周期
透明，无杂质和悬浮 物
每年一次
≥4.2
每年一次或必要时
≤0.1
每年一次
不比新有原始测定值 低10℃
必要时
≤20 mg/kg ≤30
≤ 40
每年至少一次
≥19
≤0.020 ≤0.040
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变压器油色谱分析对象
按《DL/T 722-2000变压器油中溶解气体 分析和判断导则》要求一般分析9种气体 或8种气体，最少必须分析7种气体，即 H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO、 CO2、N2、O2。其中N2、O2是推荐检测 的气体，其余为必测组分。
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油中9种溶解气体的分析目的
变压器油的水溶性酸是指能溶于水的矿物酸，通常 用pH值表示。对于运行中的油来说，水溶性酸是油 老化产物之一，同时，有了水溶性酸反过来使油更 易老化。通过pH值的测定，可以判断油质的好坏， 油对金属及固体绝缘的腐蚀情况，油质劣化程度， 精制和再生的好坏，油可否继续使用等。
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氧化安定性
变压器油在运行过程中不可避免地发生 氧化，在高温高负荷下，氧化会加速， 油与氧的化学反应称为油的氧化（或叫 老化、劣化）。而油抵抗氧化作用的能 力，就称为油的抗氧化安定性（或叫安 定度）。
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二、变压器油的性能指标及质 量监督
一）物理特性 二）化学特性 三）电气特性 四）变压器油质监督标准及指标要求
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一）物理特性
变压器油的物理特性主要包括： 颜色、透明度、凝（倾）点、粘 度、闪点、密度、界面张力等。
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颜色和透明度
油品的颜色主要是根据肉眼的观察判定油品颜 色的深浅。油品的颜色决定于其中沥青、树脂 物质及其他染色化合物的含量。
油在储存和运行中，受环境的污染和自身的氧 化生成的树脂质等物的影响下，其颜色也会逐 渐变深。故油所接触的环境，如温度、光线空 气（主要是氧）、电场、电流等，都能促使油 质老化而使油的颜色变深。
如绝缘油的颜色的剧裂变化，一般是油内发生
电弧时产生碳质造成的，故观察油在运行中颜
色的迅速变化，是油质变坏或设备存在内部故
该项试验可以判断油中是否有水分、杂质和导 电微粒，但不能判断油品是否存在酸性物质或 油泥。
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2、介质损耗因数tgδ
介质损耗因数又称介质损耗角正切，它 反映油中泄漏电流而引起的功率损失。
介质损耗因数的大小对判断变压器油的 劣化与污染程度很敏感。对于新油而言， 介质损耗因数只能反映出油中是否含有 污染物质和极性杂质，而不能确定是何 种极性杂质，一般来说，新油中的极性 杂质含量很少，所以其介质损耗因数也 很小，仅为0.01～0.1%范围。但当油氧 化或过热而引起劣化时，或混入其它杂 质时，油中极性杂质或带电的胶体物质 含量增多，介质损耗因数随之增加。
CH4 了解过热故障点温度
C2H6 C2H4 C2H2 了解有无放电现象或存在极高的过热故障点温度 CO 了解固体绝缘的老化情况或内部平均温度是否过高
CO2 与CO结合，有时可了. 解固体绝缘有无热分解
变压器油色谱分析步骤
包括取样、从油中脱出溶解气体及进行 油中气体的色谱分析。
变压器油的脱气方法一般采用机械振荡 法，仲裁方法采用水银真空泵法（托普 勒泵法）。
变压器油质及色谱分析
湖南省电力公司技术培训部
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主要内容
变压器油质及色谱分析的目的和 意义
变压器油的性能指标及质量监督 变压器油色谱分析技术 变压器油色谱分析的故障诊断
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一、变压器油质及色谱分析监
督的目的和意义
变压器油质监督的目的，就是通过监测变压 器油的各项理化、电气性能，确保变压器油 质满足充油电气设备的安全运行要求，通过 变压器油中溶解气体分析即色谱分析技术， 能够分析诊断运行中变压器内部是否正常， 及时发现变压器内部存在的潜伏性故障，掌 握充油电气设备的健康状况。变压器油质及 色谱分析监督的优势还在于其不需要停电就 可进行检测，能为状态检修提供技术支持， 在目前实施状态检修后，重要性更加突出。
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变压器油质监督标准及指标要求 变压器油质监督应包括从新油评定验
收、新油脱气注入设备前的检验、新 油 注入设备进行热循环后的检验、新设 备投运通电前的检验及运行中变压器 油的周期检定验收等全过程监督
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新油验收
220kV及以下变压器使用的油应符合应符 合GB 2536 标准要求，并按标准规定的 项目、指标进行验收。500kV 及以上变 压器用油性能指标除符合GB 2536 标准 要求外，还应符合IEC 60296—2003标准， 两者不一致时以IEC 60296 为准。优先选 择环烷基变压器油。
④ 色谱仪对气体组分的定性和定量是由已知组分和含 量的标准混合气样来标定，根据不同的脱气方法（包 括自由气体），通过计算求出各组分的含量。
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样品采集及保存
充油电气设备的色谱、微水取样，应通 过专用密闭取样阀，用注射器采样。取 样方法GB/T 7597-2007
倾点是在规定条件下冷却时，能够流动的最低 温度。
凝点用以表示绝缘油的牌号 。
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粘度
液体受外力作用移动时，液体分子间产生内摩 擦力的性质，称为粘度 。
粘度通常分为动力粘度（绝对粘度）、运动粘 度和条件粘度三种。
变压器油通常所测的是运动粘度。由于变压器 油的功能之一是进行热传导的冷却作用，并填 充于绝缘材料的缝隙之间，所以变压器油的粘 度应较低才能充分发挥该功能，指标只有上限。
因油老化后生成的酸类、皂类都是亲水的，引 起油-水交界面上的分布改变，使界面张力减 小。油中氧化产物越多，则界面张力越小。
该指标可反映出新油的纯净程度和运行油老化 状况。
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二）化学特性
包括酸值、水溶性酸 、水分、 氧化安定性 、腐蚀性硫等指标
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酸值和水溶性酸
酸值是指中和1g变压器油中的全部游离酸所需要的 氢氧化钾毫克数，单位为mg（KOH）/g。 从油品 中所测得酸值，为有机和无机酸的总和，所以也称 总酸值，要求越低越好。变压器油中酸值大小从一 定程度上反映了油的精练深度和氧化程度。
之一，都会对导线绝缘发生腐蚀作用，因此新 油必须进行活性硫试验，合格后方能使用。 用一定规格和质量的铜片或银片，在规定的条 件下，可定性检验出油品中是否有腐蚀性硫。 方法灵敏度高，可检出百万分之一的活性硫。
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电气性能
主要有绝缘强度、介质损耗因数 、 体积电阻率、析气性等
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绝缘强度
变压器油的介电强度或击穿电压，是衡量在电 气设备内部耐受电压的能力而不被破坏的尺度， 可用来判断变压器油含水和其他悬浮物污染的 程度，可注入设备前油品干燥和过滤的程度。 是衡量在电气设备内部耐受电压的能力而不被 破坏的尺度。
≤0.002
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≤0.005
≤20 ≤0.005
三、新油注入设备进行热循环 后的检验
油在变压器内静置一段时间后进行 热油循环，热油循环后应达到规定 要求。
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热油循环后的油质检验指标
项目
设备电压等级/kV
500及以上 330~220
≤110
击穿电压/kV
≥wk.baidu.com0
≥55
≥45
水分/（mg/kg）
≤10
试验方法 外观目测 GB/T7598 GB/T264 GB/T261
GB/T7600
GB/T6541 GB/T5654
DL/T 429.9
DL/T429.9 DL/T421 DL/T 423 或DL/T703
变压器油色谱分析技术
变压器油色谱分析对象及步骤 样品采集、保存及运输等要求 色谱分析周期等要求
≥60 ≥50 ≥45 ≥35
≥35 ≥30
≥1×1010 ≥5×109
≤2 ≤3 ≤5
≥19
≤0.020 ≤0.040
≥50 ≥45 ≥40
≥35 ≥30
≥1×1010 ≥5×109
≤3 报告
每年至少一次 每年一次
每年一次
三年至少一次 每年一次或 必要时 每年一次或 必要时
≤0.02
≤0.02
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必要时
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油中气体的色谱分析
① 由载流气体将已从油中脱出并待分析的气样（用进 样注射器从气路的进样口注入）带入色谱柱中；
② 装有固定相的色谱柱将混合气样分别按不同组分分 离（根据不同气体组分分离的要求，色谱柱中装有不 同的固定相，如分子筛、硅胶等）；
③ 载气将已分离的各组分气体，按不同的时间依次进 入鉴定器，鉴定器的信息由记录仪记录，告知各组分 气体的出峰面积。
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变压器基建安装阶段及运行后全 过程的质量监督
(1)大型电力变压器都是在充氮保护条件 下运至现场的。设备到货后，需鉴定设 备在运输过程中是否受潮。通常的做法 是首先检查变压器本体的压力表是否是 微正压；其次需测变压器本体中残油的 水份。
(2)对新到的变压器取本体中的残油做气 相色谱分析。
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二、新油脱气注入设备前的检验