变压器油中微水含量在线监测技术研究.pdfVIP

2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集 变电设备状态检修技术与应用 变压器油中微水含量在线监测技术研究 吕镇庭曹建 (北京华电云通电技术有限公司) 摘要：论述了基于水份活度测量的新型变压器油中微水在线监测的原理及检测方法，采hqPC／104总线工业计算机和 数据采集技术实现了微水信息的在线采集和处理，通过_RS-485总线构成分布式系统，达到了现场运行的要求． 关键词：水份活度；变压器油中微水；PC／104总线；在线监测 1 引言 在变压器油中，水分主要以溶解水、悬浮水、沉积水三种形态存在。溶解水是以极细微的颗粒， 机械地分散在变压器油中，它们通常是由空气吸入的，在油品中分布较为均匀，所以相对称为溶解 水。悬浮水主要是由于油品精制不良，长期运行中油质劣化，或是变压器油中存在乳化剂类物质引 起的。沉积水主要是外界浸入的水，若不与油结合，则在变压器油含水量相对较多的情况下，会沉 积到设备或容器的底部或以小水滴的形态游离于油中，这种水可以采取从设备底部直接排除的方法 除去。另外，油温对变压器油中水分的存在形态也有很大影响：当油温较高时，油中水分主要为溶 解水；如果水在油中达到饱和溶解度后，会因油温的下降发生过饱和形成极微小的水珠悬浮于油中， 成为悬浮态水分；悬浮水分过多时又会聚集成大的水珠与油分离而沉积于油的底部形成沉积水。所 以随着油温的变化，水存在于油中的三种形态也可以互相转化。 在变压器油中的溶解水虽然对介电强度无显著影响，但它能够提高油的酸度，降低油的氧化稳 定性，加速油质老化。在变压器的运行过程中，随着油温的不断提高，溶解水会在油中产生蒸气泡， 降低油的击穿电压和局部放电场强，引发绝缘击穿和局部放电，严重影响变压器的正常运行。悬浮 水分对油质危害更大，在高压电场下会产生游离放电，加速油的老化和油中金属件的腐蚀，降低油 的击穿电压，增加油的介质损耗；同时增加水分凝结在变压器固体绝缘表面的可能性，导致固体绝 缘表面局部放电和击穿，最终使固体绝缘表面绝缘性能下降。充入变压器产品的油，不允许存在悬 浮态水分，更不允许有沉积水发生。所以变压器油中的溶解水分有严格的限制，其界限是在零下40 ℃以上的时候油中不至于发生过饱和而析出悬浮态水分。这也是目前把220kV变压器油含水量限制 u lI讥以下的理由之一。1 在25L／L以下，330kV、500kV变压器油含水量限制在15 工程用液体电介质总是不很纯净的，在运行中不可避免地会吸收气体和水分，混入杂质，例如 固体绝缘材料(纸、布)上脱落的纤维：液体本身也会变化、分解。由于水和纤维的相对介电常数 分别是8l和6～7，比油的相对介电常数1．82．8大得多，变压器油中的水分和杂质很容易在电场 力作用下被极化并在电场方向定向排列成杂质“小桥”。当小桥贯穿两极时，由于水分及纤维等的电 导大，引起流过杂质小桥的泄漏电流增大，发热增多，可能会使水分汽化形成气泡；即使是杂质小 桥未连通两极，但由于纤维的存在，同样会使纤维端部油中场强显著增高，高场强下油发生游离分 解出气体形成气泡。油中气体的介电常数最小，因而液体中的气泡承担了比液体更高的场强，其击 穿场强比油低很多，所以气泡首先发生游离放电，游离出的带电质点再碰撞油分子，使油又分解出 气体，气体体积膨胀，游离进一步发展，最终游离的气泡不断增大，在电场作用下容易排列成连通 两极的气体小桥时，就可能在气泡通道中形成击穿。 556 2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集 变电设备状态检修技术与应用 运行中变压器油的介质损耗增大，主要原因是油的氧化和金属元素对油品氧化的催化作用，使 油容易产生酸性氧化产物和油泥。变压器油随着运行时间的增长，油中的各种烃类逐渐氧化生成酸 性物质。当油中有过量的水分后后，水与酸性物质作用，将可能导致油泥的生成。虽然变压器油氧 化生成的高分子有机酸在无水的情况下，一般不会与金属作用，也就不会造成腐蚀，但生成的油泥 在有水环境下，则易腐蚀金属而生成相应的盐类，使油中的金属含量增加，而且油中水含量愈多， 则设备金属部件腐蚀速度就愈快。该盐类物质可能溶于油中，也可能生成沉淀物而析出，影响油的 粘度和润滑作用。而且此种盐类物质是油氧化的催化剂，可以起到加速油品的氧化作用，从而进一 步增加沉淀物