摘要：电力系统的安全运行对社会经济有着极其重要的意义，变压器是影响电网安全、稳定运行的重要因素之一，变压器油含气量的大小将直接影响变压器的绝缘性能，对含气量进行有效测定和可靠评价就显得尤为重要。
关键词：500kV变压器；油含气量异常超标；处理
1变压器油
1.1变压器油含气量
变压器油中含气量是指溶解在绝缘油中的气体总含量，包括氧气、氮气、烃类气体、一氧化碳以及二氧化碳等。气体在油中的溶解量不是一个常数值，在常温、常压下，油中溶解空气的量约为10%，其主要成分是空气中的氧和氮。通常，油中溶解气体在电场作用下，只要不形成气泡，就不会降低油品的绝缘强度。但是变压器在运行过程中，由于油温、油压、油流等因素的变化，溶解于油中的气体会释放出来并形成气泡。聚集在绝缘纸层内或表面时容易产生局部放电，危及设备的安全运行。
1.2含气量异常的危害
变压器油主要有绝缘作用、散热作用和消弧作用，对于500kV的大型变压器，如果含气量过高的话，在温度变化和油面气压降低时，气体以气泡形式析出，会加速变压器固体绝缘材料的老化进程。气体的溶解可以改变油的物理性能、化学性能和电气性能，油中溶解的氧气是变压器油氧化、老化的直接因素。而且油中气泡对绝缘强度的影响，将随电压等级的升高而其危害更甚，当气体含量达到一定值时，可引起瓦斯继电器动作，严重时可造成主变跳闸。因此，许多国家为保证变压器绝缘的可靠性，对新注入设备的油和运行油中的含气量，都制订了具体的数量标准，并研究了多种变压器油含气量的检测方法。
2含气量的检测方法
变压器油中含气量是指变压器油中溶解的所有气体组分含量的总和，包括氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气和烃类气体，由于正常运行的变压器油中氢气和低烃类气体组分含量非常低，含气量主要是氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳的总和。含气量检测的方法主要有真空压差法和气相色谱法。
2.1真空压差法
真空压差法含气量测试仪的组成框图如图1所示。其原理是利用真空泵使脱气单元内产生高真空（残压小于100Pa），油中溶解的气体在高真空下释放出来，通过测量脱气单元的压力变化计算油中的气体含量。
G={273Δp×（V-VＬ）/[273+t]×p0×VＬ×（1-0.0008t）}×100%（1）
式中：Ｇ为油中含气量；Δp为脱气单元的压力变化；V为脱气单元容积；VＬ为试油定量容积；t为测试温度；p0为标准状况下的大气压。
该方法测量的准确度取决于脱气单元真空残压的大小和整个系统的密封情况。残压越高油中溶解的气体就不能完全释放，测量的结果偏小；如果系统密封不良会使测量结果偏大。
2.2气相色谱法
气相色谱法的检测原理，首先利用振荡法将油中溶解的气体脱出，然后利用气相色谱仪进行气体组分的检测。该方法与常规的油色谱分析方法相同，只是所使用的色谱流程不同，常规的油色谱流程不能检测油中的氧气、氮气含量。该方法的准确度取决于色谱仪的准确度和稳定性。
2.3影响含气量检测结果的因素
油中含气量的检测结果除受检测方法本身影响外，取样和样品脱气操作环节外部空气的进入也是主要影响因素之一。由于气相色谱法可以分别检测油中的氧气、氮气含量，有助于排除外部空气进入对检测结果的影响。因为当空气进入变压器后，由于变压器油和纸的劣化都需要消耗氧气，因此，氧气被消耗掉，而氮气则溶解在油中，使油中的氧气／氮气比值比空气中要低得多。空气中氧气／氮气比值为0.21，氧气、氮气在油中的溶解度分别为0.16和0.09，因此，若氧气不被消耗，油中的氧气／氮气比值应为0.5，而实际上正常变压器的氧气／氮气比值一般在0.1以下，如果氧气／氮气比值大于0.1，很有可能是取样或样品处理等操作过程中空气进入造成。如表1所示的500kV设备油中含气量实测结果，样品1～3的含气量超标，样品4～6的含气量符合要求。但从氧气／氮气比值看，样品1、样品4～6均小于0.1，而样品2、样品3均大于0.2，表明样品2、样品3为操作不当导致的测试结果偏大，复测结果样品2、样品3的含气量分别为1.8%和2.7%。
3含气量超标的风险评估
含气量超标对变压器运行安全的潜在风险与造成超标的原因密切相关。导致含气量超标的原因主要有以下几种：第一种是储油柜密封破坏，如胶囊密封式储油柜（图2）的胶囊破损、连管阀门关闭不严等；第二种是穿缆或拉杆式套管端部密封破坏，若套管端部高于储油柜油面，也会导致空气进入变压器本体油箱；第三种是强油循环冷却变压器的冷却系统负压区如潜油泵、散热器等渗漏油导致的空气进入。
4结语
总之，当含气量出现增长或超标时，应结合停电检修对变压器的密封进行检查处理。运行中定期检测油中的含气量有助于及时发现设备存在的密封不良缺陷，防止进一步发展为设备事故。
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作者简介：
冯程（1990.12），男，云南玉溪人.单位：云南电网有限责任公司玉溪供电局，研究方向：电力设备化学试验方向。
论文作者:冯程,皇剑
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：气量论文; 变压器论文; 氮气论文; 氧气论文; 气体论文; 样品论文; 脱气论文; 《电力设备》2019年第2期论文;