郝晉堂，郭錦龍

（山西電力科學(xué)研究院，山西 太 原 0 30001）

0 引言

絕緣油油中顆粒污染度影響絕緣油的電氣性能，隨著電網(wǎng)建設(shè)即將投入的超高壓變壓器設(shè)備的增多，開展絕緣油顆粒污染度分析工作，研究顆粒污染度與電氣性能指標(biāo)的關(guān)系，分析顆粒污染度對變壓器絕緣油絕緣性能的影響，將油中顆粒污染度做為監(jiān)督指標(biāo)，提高設(shè)備的絕緣性能，將有利于設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。雜質(zhì)對變壓器油電氣性能的影響非常明顯，大量的懸浮顆粒在電場作用下規(guī)則排列形成導(dǎo)電小橋，會顯著降低油擊穿電壓。此外,顆粒雜質(zhì)更可能引起局部放電或起催化作用導(dǎo)致油的劣化，進(jìn)而影響變壓器的安全運(yùn)行。因此，在設(shè)備的制造、運(yùn)行過程中采取措施有效控制油中顆粒污染非常重要。

1 變壓器油顆粒度取樣測試的意義

油中顆粒有非金屬顆粒和金屬顆粒兩種，油中非金屬顆粒主要指由纖維性材料構(gòu)成的固體絕緣件中纖維、充電膠體、微生物及橡膠增翅劑等雜質(zhì)顆粒，金屬顆粒主要指油中存在過量的銅、鐵等金屬粒子。兩者顆粒度（以100 mL變壓器油中大于5 μm顆粒數(shù)量為依據(jù)表示）對油的絕緣性能的危害各不相同，金屬顆粒比纖維顆粒的影響要大[1]。

電力用油中雜質(zhì)顆粒對設(shè)備的安全運(yùn)行有較大影響，需要加強(qiáng)運(yùn)行油液的顆粒度監(jiān)控，準(zhǔn)確判斷油液的顆粒度污染情況。目前，大部分顆粒污染度檢測沒有特定的取樣部位及專用的取樣裝置，取得的油樣易受到外界環(huán)境的污染，致使取出的樣品有時(shí)不能真實(shí)反映顆粒污染度情況。因此，本項(xiàng)目對取樣過程的污染情況進(jìn)行分析并開發(fā)取樣專用裝置，以期能夠提高顆粒度測試的真實(shí)性，對電力用油顆粒度超標(biāo)的油液及時(shí)采取可靠措施，確保電力設(shè)備安全運(yùn)行。

2 變壓器油中顆粒度控制標(biāo)準(zhǔn)

我國對變壓器油顆粒度的監(jiān)測起步較晚，目前，我國已經(jīng)制訂了顆粒度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并于2008年11月正式頒發(fā)。GB/T7595—2008《運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中已對500 kV電壓等級油中顆粒度增加列為檢驗(yàn)項(xiàng)目?！白儔浩饔椭蓄w粒度限值”（DL/T 1096—2008）。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為500 kV及以上變壓器、電抗器油的質(zhì)量監(jiān)督，其控制指標(biāo)如下。

a）500 kV及以上交流變壓器油顆粒度宜控制在：投運(yùn)前（熱油循環(huán)后） 100 mL油中大于5 μm的顆粒數(shù)≤2 000個，運(yùn)行時(shí)（含大修后） 100 mL油中大于5 μm的顆粒數(shù)≤3 000個。

b）500 kV及以上直流換流變壓器投運(yùn)前（熱油循環(huán)后） 顆粒度宜控制在：100 mL油中大于5μm的顆粒數(shù)≤1 000個。

c）采用美國NAS1638：1984顆粒污染度分級標(biāo)準(zhǔn)。

d）當(dāng)顆粒度超過限值時(shí)應(yīng)查明原因，必要時(shí)用精密濾油機(jī)對油進(jìn)行處理，濾油機(jī)濾芯精度至少應(yīng)達(dá)到 2～5 μm。

3 變壓器油中顆粒度試驗(yàn)分析

3.1 絕緣油的理化性能和電氣性能試驗(yàn)

金屬顆粒對擊穿電壓的影響見表1。

表1 金屬顆粒對擊穿電壓的影響

運(yùn)行中的500 kV變壓器絕緣油經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，油中顆粒污染物的狀況如何，以山西電力科學(xué)研究院油質(zhì)監(jiān)督檢測中心為案例進(jìn)行分析論證。筆者對全省電網(wǎng)10個供電單位500 kV及以上變壓器油和電抗器油顆粒度進(jìn)行了兩輪普查。通過測量數(shù)據(jù)結(jié)果對比，油樣檢測情況分為以下四種，即兩輪全合格；第一輪合格，第二輪不合格；第一輪不合格，第二輪合格；兩輪均不合格。由于在顆粒度測試環(huán)節(jié)中，取樣環(huán)節(jié)對測試結(jié)果影響很大。因此，對于第二、三種（兩次測定有一次不合格）情況來說，兩次測定結(jié)果中，測試合格的油樣更接近真實(shí)值，而對于兩次測定均不合格的情況應(yīng)繼續(xù)跟蹤監(jiān)測。

3.2 監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的問題

3.2.1 取樣易受到外界環(huán)境的影響

目前，大部分電廠的顆粒污染度檢測沒有特定的取樣部位及專用的取樣裝置，取得的油樣極易受到外界環(huán)境的污染，致使取出的樣品有時(shí)不能真實(shí)反映現(xiàn)場的顆粒污染度情況。機(jī)組調(diào)試期間的顆粒污染度檢測過程中，油樣檢測結(jié)果與前次測試結(jié)果相差較大，且大顆粒雜質(zhì)呈現(xiàn)明顯增長趨勢，送檢油樣由非專業(yè)人員取樣。這說明，在顆粒污染度檢測過程中取樣環(huán)節(jié)相當(dāng)重要，應(yīng)由專業(yè)人員嚴(yán)格按照規(guī)定要求取樣，這樣才能避免出現(xiàn)錯誤判斷。

3.2.2 現(xiàn)行的取樣部位取油樣欠佳

用本體內(nèi)的絕緣油沖凈取樣閥以及取樣工具，密封取樣時(shí)還要排氣等，在這過程中需浪費(fèi)1～2 L絕緣油，有的變壓器為了能在地面上取到變壓器中部和上部的油樣，在中部取樣閥和上部取樣閥上加了延長管，取油樣時(shí)為了放完死油，浪費(fèi)的絕緣油更多。有的變壓器廠家用的取樣閥門大、導(dǎo)油管粗，使取油樣操作過程中絕緣油的浪費(fèi)更為突出。為了盡早發(fā)現(xiàn)變壓器的潛伏性故障，掌握變壓器本體內(nèi)絕緣油的油質(zhì)情況，必須定期對變壓器本體內(nèi)的絕緣油進(jìn)行取樣分析，用現(xiàn)行的方法取樣，本體內(nèi)的絕緣油很快就會被放到不能運(yùn)行的油位需要補(bǔ)油。

3.2.3 油中水分含量較大

使用激光計(jì)數(shù)儀檢測油中顆粒污染度時(shí)，如果油中含有較多水分，會嚴(yán)重干擾測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在取樣時(shí)若發(fā)現(xiàn)油中水分含量較大時(shí)，應(yīng)先對油系統(tǒng)中的油進(jìn)行過濾，在去除水分后再進(jìn)行取樣；當(dāng)油中顆粒污染度超標(biāo)后，很難在短時(shí)間內(nèi)將油品處理合格。由于顆粒雜質(zhì)會降低高電壓變壓器的絕緣油的絕緣強(qiáng)度，并可能引起油流帶電，為適應(yīng)高電壓設(shè)備用油監(jiān)督的需要，應(yīng)開展變壓器絕緣油的顆粒污染度檢測工作，并逐步將其納入定期監(jiān)測工作中[2]。

4 變壓器用油顆粒度測試取樣方法及裝置

在電氣設(shè)備安裝及檢修中，變壓器、電抗器等設(shè)備中的絕緣油需取油樣送檢，試驗(yàn)合格后才進(jìn)行設(shè)備投運(yùn)。由于取油樣方法不當(dāng)、油樣保管、運(yùn)輸、放置時(shí)間過長等因素影響油樣所做的試驗(yàn)項(xiàng)目不合格，造成重復(fù)多次取樣試驗(yàn)。提出的變壓器專用負(fù)壓取油裝置使取油管內(nèi)部形成一密閉環(huán)境，改變了以前取樣時(shí)暴露于大氣（因天氣空氣質(zhì)量差）導(dǎo)致油樣二次污染，從而影響測量結(jié)果；省時(shí)、省力；且能很好地保證油品與所取樣品油的一致性；取樣過程安全可靠，操作方便。

4.1 新油取樣要求

a）取樣容器：應(yīng)先后用蒸餾水或去離子水及經(jīng)過過濾的異丙醇沖洗容器后烘干備用。如果以所取樣品沖洗容器，應(yīng)在沖洗后立即取樣。

b）乳膠管需要用質(zhì)量好的、能長期耐絕緣油腐蝕且不與絕緣油產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不對絕緣油產(chǎn)生誘導(dǎo)或催化作用，預(yù)使用的膠皮管必須經(jīng)清洗及干燥處理，并保存在干燥器內(nèi)。

c）新油取樣：應(yīng)用取樣管從油桶的中部到底部取樣，如懷疑油中存在自由水，應(yīng)從油桶底部取樣，取樣工具要用經(jīng)過過濾的異丙醇或丙酮清洗并烘干備用。為了避免沉降，液體應(yīng)在取樣前充分?jǐn)噭印?/p>

d）運(yùn)行油取樣：取樣前應(yīng)將取樣閥用經(jīng)過過濾的異丙醇或丙酮清洗；在取樣前應(yīng)至少將液體從閥門放出1～2 L，在沖洗和取樣的過程中閥門開度不應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.2 變壓器油取樣專用裝置研發(fā)

為了避免取樣過程造成的油樣污染，取樣裝置應(yīng)克服目前裝置引入污染的不足問題，使顆粒度測試結(jié)果不受取樣環(huán)節(jié)的污染。在抽取油液的樣品時(shí)要防止塵土、雜質(zhì)、水氣的人為污染，以及前次抽樣時(shí)的殘留油液混入取樣中。顆粒污染分析從工作系統(tǒng)管路中提取液樣，為精準(zhǔn)油品分析測試提供安全的環(huán)境，本油液取樣工具包含負(fù)壓型油液取樣器、NAS 1638 0級軟管、250 ml油液NAS 1638 0級清潔瓶等。

注意取下1油樣時(shí)，請更換新的（已清洗密封保存）專用取樣管，以免上1油樣與下1油樣交叉感染，使油品檢測產(chǎn)生誤判。圖1取樣過程中，因是負(fù)壓取油，且取油管、取油瓶已事先做了凈化處理，幾乎沒有暴露在大氣中，所以，大氣浮塵很少混入油品，使油品污染指標(biāo)測量更接近真實(shí)值。

圖2適用于油液面及出口高于取樣瓶時(shí)的情況，自然流出，如主變壓器等。

4.3 顆粒度取樣應(yīng)注意的問題

取樣時(shí)，應(yīng)從變壓器下部閥門（含密封取樣閥）處取樣。取樣前油閥門應(yīng)先用干凈的甲級棉紗或紗布擦凈。旋開螺帽，接上取樣用耐油管，放油將管路沖洗干凈，沖洗的油應(yīng)收集起來，不應(yīng)直接排至現(xiàn)場。管路沖洗干凈后用取樣瓶取樣，取樣結(jié)束，蓋上瓶塞并旋緊設(shè)備螺帽。注意：取下1油樣時(shí)，請及時(shí)更換專用取樣管，以防油樣交叉污染。

圖1 負(fù)壓取油圖A

圖2 負(fù)壓取油圖B

在油溫低于環(huán)境溫度時(shí)不允許取樣,在相對濕度高于75%時(shí)不應(yīng)取樣，在有風(fēng)雨、霧的天氣也不宜取樣，如果在特殊的情況下取樣，必須采取相應(yīng)的措施后方能取樣[3]。

測量前，首先須觀察所測介質(zhì)的外觀，查看是否有肉眼可見的雜質(zhì)、氣泡或油液介質(zhì)中含有水滴等情況。如果雜質(zhì)較多，則不宜再使用儀器檢測，因?yàn)榇箢w粒（＞500 μm） 可能會造成傳感器的堵塞。而油液中水的含量過多，會嚴(yán)重影響測量結(jié)果，使測出的顆粒數(shù)量嚴(yán)重偏高，這種情況下應(yīng)進(jìn)行脫水處理之后再做測量或考慮換油。

被測介質(zhì)的粘度也是使用者需要加以注意的。在采樣測量情況下，粘度一般不應(yīng)大于100 mm2/s；高壓在線測量情況下，可測粘度一般不應(yīng)大于500 mm2/s。對粘度的限制以被測介質(zhì)能夠順暢地吸入系統(tǒng)為宜。如果被測介質(zhì)粘度過大，則需經(jīng)稀釋以后才能測量。

5 結(jié)束語

通過對取油樣的方法及裝置改進(jìn)和油樣保管過程的完善，既可以大大提高油樣試驗(yàn)合格率、降低成本，又能保證停電計(jì)劃內(nèi)施工工期與取樣和質(zhì)量工藝，還可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，避免了取樣過程造成的油樣污染，較好地解決了顆粒度測試結(jié)果受取樣環(huán)節(jié)和環(huán)境因素造成污染的問題。

［1］ 祁炯.淺談油中顆粒度對變壓器絕緣強(qiáng)度的影響［J］.安徽電力，2004（04）：31-32.

［2］ 楊瓊?cè)A，楊斌，王竟豐.500 kV充油設(shè)備不容忽視的油質(zhì)檢測項(xiàng)目［J］.今日科苑，2009（04）：63.

［3］ 錢旭耀，劉霞，杜成峰，等.1 000 kV特高壓油浸電力變壓器施工關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.電力設(shè)備，2008（07）：22-23.