摘要：变压器油中溶解性气体含量检测是变压器生产商及用户广泛采用的运行中变压器油质量监控手段之一。根据变压器油中气体的组分和含量，可了解变压器在运行过程中发生的局部过热或低能量放电现象，有效判断变压器故障的性质及严重程度。在变压器油市场服务过程中，有客户提出装入变压器中的变压器油新油在投运前检测到存在H2、C2H2等气体。由于变压器油新油中的溶解气体在变压器运行过程中会不断释放，干扰运行中变压器油气体含量的分析及变压器故障原因的判断。
关键词：变压器油；溶解气体含量；试验
引言
在变压器中，绝缘油（变压器油）的应用十分广泛，因其绝缘性能优良、电气性能好，具有良好的热工性能，在工业中的应用较多，在变压器与断路器设备中，是用量最为广泛的绝缘介质与冷却液。但是，在变压器中绝缘油品质的好坏，直接影响着电气设备的使用寿命与电气设备的安全性能，因此在变压器电气设备使用的过程中，需要对变压器油的性能与气体含量进行质量监控与检验工作，这是保证电气设备有效运行的重要途径。变压器油中溶解气体含量的检测，是变压器电气设备厂商及用户广泛采用的手段以方法之一，分析变压器工作的过程中发生的局部放热与低能量放电的故障情况，能够有效地判断变压器电气设备的质量、故障的性质及设备的损坏情况，以便于更好地对设备进行维护与管理。
1变压器油新油中溶解气体来源分析
1.1大气
变压器油在生产的过程中，一般都会与大气发生接触，这时变压器油就会吸收空气，同时在运输、储存过程中也会吸收空气中的成分，一般来说，变压器油的溶解气体主要是吸收了大气中的氧气与氮气。
1.2变压器中的固体绝缘材料的分解
在变压器中，往往存在纸、层压板或木块等固体绝缘物，这些绝缘物中含有大量的含氮、氢以及弱的C-O键及葡萄糖钳键等元素，这些元素的热稳定性比变压器绝缘油的稳定性弱，在变压器工作的过程中能够重新发生化学变化，当变压器的稳定在105℃时，它们能够完全裂解与碳化，如果变压器温度大于300℃时，它们就会分解为一氧化碳与二氧化碳以及少量的碳氢化合物，影响着变压器的稳定。
1.3基础油精炼过程产生其他气体
变压器油基础油在精炼过程中往往会发生少量的分解反应，产生少量的二氧化碳、甲烷等低分子烃类气体，在对其进行脱气处理时，并没有能够完全除去。
2变压器油新油中溶解气体含量的试验分析
2.1试验设备的选择
在对变压器新油进行测试的过程中，主要采用《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》（GB/T17623-1998）的标准要求进行测试。
2.1.1安捷伦6820气相色谱分析仪。用来分析变压器油新油中的气体含量的色谱。
2.1.2真空全脱气装置。用于脱去变压器新油中的残余气体。
2.1.3恒温烘箱。主要用于对变压器新油在脱气过程中的恒温装置。
2.2试验的主要内容
2.2.1常温存储测试
（1）对25ST0变压器油样品进行测试。选择250g的样品油进行测试，将密封储存在室温条件下的仓库中，在存储一段时间后，对其中的气体进行测试；（2）在储存0d、365d、730d后，需要对它们进行测试，用采样器分别从储存桶的上、中、下部分别采样，将材料的样本放入1000mL广口瓶中，盖好瓶盖，准备测试；（3）封好储存桶的封盖，对取样剩下的样品继续密封储存，以备后期测试使用。
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2.2.2不同温度下的存储测试
（1）取7个125mL的广口瓶，并将拾取的测试液体置于瓶中，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分；（2）在广口瓶中放入25ST0变压器油样品，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分。
2.2.3油中浸渍变压器材料试验
（1）本试验采用西门子公司提供的变压器油气体含量的试验方法，选择硅钢片、螺杆、绝缘纸板等7种介质材料进行试验，将它们分别放置8个1000mL的广口瓶中，在105℃左右的烤箱中存放16h，然后放置在干燥器中冷却到室温，进行气体成分分析；（2）在广口瓶中加入500mL 25ST0新油，然后选择变压器中的各种浸渍试验材料放置在广口瓶中，将广口瓶密闭，防止新油中产生的气体溢出。在密闭的状态下，将广口瓶在105℃下放置16h，待广口瓶恢复常温后，对分解的气体进行测试。
2.2.4变压器油氧化试验
对于变压器油的氧化试验主要采用的是中石化公司研制的氧化试验台架进行测试，本次进行试验的具体参数如下：输入电压为330kV，试验的输出电流为4.5A，试验的测试温度为95℃，试验的高压为8100V，变压器中的氧气流量为34mL/min。在试验时，将一定量的新变压器油装入变压器试验架中进行测试，在环境温度达到95℃的情况下，当变压器油的水溶性酸性达到0.014mg KOH/g时，就可以达到试验测试的要求，这时就可以采集该溶液的气体，并对气体的含量进行测试分析。
3试验结果分析
3.1储存时间对变压器油溶解气体含量的影响
1）随着储存时间的延长，变压器油中除CO2含量增加外，其他溶解气体含量没有变化或变化幅度微小；
2）试验油样中少量的CH4、C2H4气体属于基础油在精炼过程中形成的少量烃类气体；
3）未检测出H2和C2H2气体，说明变压器油新油在储存过程中不会产生H2和C2H2等与变压器故障有关的特征气体。
3.2温度对变压器新油溶解气体含量的影响
在对变压器新油进行测试的过程中，测试了中间基25ST0变压器新油样品在不同温度情况下的气体存储的溶解气体含量情况，通过试验检测后，没有发现变压器油中的氢气、乙烯、一氧化碳气体，而且变压器新油中原有气体的含量随着测试的温度升高而发生变化，各种气体含量在不断的减少，说明变压器新油中的氢气、乙烯、一氧化碳气体含量随着温度的升高而降低，在一定的加热条件下，有利于变压器中的各种气体飘逸出。
3.3变压器材料对变压器新油的溶解气体含量的影响
3.3.1变压器中的绝缘纸板在试验中产生二氧化碳的含量最高，超过10mL/L，其次是变压器中的层压木，含量为1.47mL/L。主要原因是在变压器新油中加入的溶解气体含量与试验介质存在着明显的关系，因此根据试验的要求，在试验中加入绝缘纸板和层压木的质量为100g，这两类介质的密度比较小，而且介质的单位面积比较大，在试验中产生的气体含量也比较多。
3.3.2试验中没有乙烯气体生成，但是在试验中加入螺杆材料时，当变压器新油在105℃储存条件下，试验中产生了氢气，生成的氢气含量超过100μL/L，说明在试验的过程中，螺杆材料可能在热作用下起到催化作用，促使变压器油发生脱氢反应，进而产生氢气，而对于中间基的试验中，产生氢气的情况更为明显。
结语
本文通过对变压器油中的溶解气体来源进行试验分析，并对变压器的材质、变压器新油的存储条件进行研究，同时还对变压器的油品氧化性与变压器油的气体含量进行试验分析，为变压器正常运行时产生的故障原因进行研究与分析，便于快速地对变压器产生的故障进行定位，有利于变压器的维护与管理。
参考文献：
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[2]傅继瑜．台架评定技术在变压器油抗氧化性能评价中的应用[J]．石油商技，2010，（6）.
[3]变压器油氧化安定性测定法（变压器法）（Q/SH003.01.442- 1999）[S]．1999.
论文作者:牛小威
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
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