变压器含水量测试简介

变压器绝缘含水量测试简介

电力部电力科学研究院高压所凌愍

1.变压器油中含水量的测量方法

1.1取祥

在取样过程中尽量避免油与空气接触，取样量约30ml,最好使用密封良好的玻璃注射器取油样。要注意注射器的清洁和干燥，以便注射器芯子可以自由滑动，用于补偿因温度变化引起的油体积变化。如用玻璃瓶取样时，取样瓶中不应留有空气，并将瓶盖封严。在样品的容器上应贴有标签。

1.2含水量测试方法

1.2.1库仑法

该方法使用于测定溶解或悬浮在绝缘油中的微量水分。其原理是以经典的卡尔费休滴定法为基础，当样品与含有碘及二氧化硫的砒碇、甲醇溶液相混合，样品中的水分与试剂发生如下的反应

H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N SO3

C5H5NSO3+CH3OH→C5H5N·SO4·CH3

反应式中表明，1个分子量的碘消耗1个分子量的水。碘是由电解产生的，并根据法拉第电解定律,电解产生的碘量与消耗的电量成正比。由计算得知,反应1ml水相当于消耗10.72库（仑）电量。基于这一原理，就可以直接从电解所需的库(仑)数来确定样品中的含水量。

这种测定方法是在专用的仪器上，并配有相应的卡氏试剂注入配套的电解池内进行的。

1.2.2色谱法

在电力系统内由于普遍开展变压器油中溶解气体分析,所以对气相色谱仪比较熟悉，只是测试含水量条件与测气体成分有所不同。用高纯氮作载气；热导池检测器；色谱柱固定相可用GDX-101或GDX-103，柱长1m左右；气化室温度250℃，柱温可以调节在1OO℃以上。由于正庚烷在不同温度下具有对应的饱和含水量，因而可用于作为定量的基准，要准确定量，需要一定测试经验。

1.2.3湿度百分比法

这是英国首先使用的测试水分方法。它不同于其他测绝对含水量的方法，而是根据水分

在油－气两相之间必然建立湿度平衡的原理测试相对湿度。

具体测试方法是将一个半渗透管浸在油中，油中水分透过管子的半透膜进入到一个很小的密闭回路；回路管内通有经过干燥的空气，使空气回路内的水蒸气分压不断增加，最终达到与油中水分分压相平衡；此时测出密闭回路中空气的露点，并将校正后的读数显示在仪器表计上。因在变压器中固体绝缘与油之间的界面非常大,可认为两者的相对湿度平衡，且油的相对湿度不受油的种类、运行时间和温度的影响，因此认为测试油的相对湿度可以判断固体绝缘的干燥程度。所以测量油的这一参数是有意义的。

1.2.4其他方法

（1）利用压力计计量的方法：在一个盛有油样品的烧瓶中放入一种试剂(如钙的氧化物)使与油中水分发生反应，伴随反应释放出气体(氢)，通过与烧瓶相连接的压力计管，测出内部气体压力变化，并根据温度进行气体体积校正，计算出水含量。

（2）测电阻或电容量变化的方法：如瑞士MICAFIL公司的VZ-205测水仪，是基于水的电阻率远小于油的特点，将一个带渗透膜的探头插入油路中，当油中水分不同时，探头内的电阻值即发生变化，由转换电路显示水量；也有利用水的介电系数(ε＝80)比油(ε=2.2)大的特点，使探头极间的电容量随含水量的不同显示其变化。

利用探头插入测试，适合于在油路中连续监测。用压力计测压力或用探头测电阻或电容的方法对含水量很低的油，很难保证测试准确度。

2.纸绝缘含水量测量方法

2.1萃取法测纸（板）含水量

2.1.1取样

取变压器中的固体绝缘样品，一般在变压器放油后进行。取样时要使取出的样品能代表该部位的含水量实际情况，因此要尽量避免外界因素的干扰。对绝缘纸或小于3mm厚的纸板，可用刀片、电工刀或剪刀等切割，更厚的纸板要用专门的钻孔刀具。样品量有数克即可。最好在制造中放置专供测试用的样品。所有操作均使用经预先干燥过的金属夹子等工具，不能用手直接接触样品。

样品取出后，立即放进50或100ml干燥的清洁玻璃注射器内(放样品时抽出注射器芯子)。注射器内抽入一定体积原使用的变压器油，将样品浸泡在内，排除气体和多余的油；将注射器安装针头处用小胶头堵住封好，待测试时用。如无注射器时，也可用干燥的小玻璃瓶代用，瓶内应充满油(体积不能太大)并密封瓶口。

2.1.2测试方法

采用萃取法测试。它是基于水在不同的物质中具有不同的分配系数的原理，利用吸水性强的有机溶剂去置换出纸中水分，再用库仑法或其他方法测量溶剂中萃取前和萃取后的水分，将萃取后水分增量被纸样（干燥并脱油的）质量除，并按纸重的百分比计算，即得该被测试样按质量计算的水分百分含量。

萃取容器为预先干燥清洁的50～100ml注射器或专用的玻璃瓶。放入萃取容器内的试样应预先在油中用工具切割成碎片，约取0.5～1g。萃取剂（甲醇或乙醇）用量为40～50ml时，萃取过程中进行振荡或搅拌，约需1～2h后即可取出溶剂测试含水量。与此同时还应测定萃取溶剂的原有含水量，并对（干）纸样和萃取剂准确计量，用于计算。

2.2用露点法测定绝缘纸中平均含水量

2.2.1基本原理

含有水分的纸与气体接触时，纸中吸附的水分和气相中的水分经迁移和扩散作用，在一定的条件下会达到平衡状态，此时，用测定密封系统中气体水分含量，即可推断纸中的含水量。

气体中的水分含量在一定的压力和温度下，会达到饱和值，水蒸气会转化为露或霜，这个温度就是气体的露点。测定气体的露点是得到该气体含水量的简便而又准确的方法之一。

纸绝缘中的水分和气体中的水分达到平衡需要的时间与设备的尺寸、结构及所处的温度有关。通常认为变压器的纸表层潮气和气相中的水分达到平衡的时间需要6～12h；全部纸绝缘中的水分达到平衡的时间可长达数天或数周。

对充气运输的变压器，通常已有足够长时间的平衡过程，如设备密封良好，油箱内气体始终保持正压而且很少需要补气，则可认为设备内部水分已达到满意的平衡状态。如设备内部虽为正压，但压力太低，不能满足露点仪测试需要，则应补充干燥气体并重新建立平衡。

如充气时间较短，判断是否达到平衡的方法只能是多次测量。若在12h内测量值保持不变，则可认为达到了平衡状态。

2.2.2确定绝缘含水量的方法

①首先用露点仪测得密封气体的露点，利用图1求得该露点对应的水蒸气压A，Pa。

图一露点对水蒸气压的换算图二含水量平衡图