变压器油试验方法介绍电科院黄莺.ppt

绝缘油安徽省电力科学研究院2009年7月 黄莺,绝缘油,第一节 电力变压器基础知识第二节 大型变压器对绝缘油的要求一、绝缘油的作用二、绝缘油的技术规范三、充油电气设备对变压器油的要求（一）化学特性（二）物理特性（三）电气性能第三节 变压器油的质量监督第四节 油品净化,第一节电力变压器基础知识,变压器由三个基本部件和绝缘系统组成即一次绕组、二次绕组和铁芯及绝缘系统组成。其它重要部件还有油箱、套管、冷却剂或冷却装置。变压器在电力系统中的作用是1）变压器是一个能量传递装置。2）通过变压器可以实现低耗远距离输电。3）实现电压转换，保障用电安全。变压器容量为630kVA以下的属小型变压器，8006300kVA属中型变压器 800063000kVA属大型变压器 9000kVA以上的为特大型变压器一、变压器的主要部件（一）铁芯1.铁芯材料 铁芯是变压器磁路的主体，变压器铁芯分为铁芯柱和铁轭，铁芯柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。为减少铁芯内的磁滞损耗和涡流损耗，提高铁心导磁能力，铁芯采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。,2 变压器铁芯结构变压器铁芯分为心式结构和壳式结构。（1）心式变压器：心式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上，如下图所示。结构简单，电力变压器均采用心式结构。（2）壳式变压器：壳式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面，如下图所示。制造复杂，小型干式变压器多采用。,（二、）变压器绕组（线圈）：绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜线或铝线绕制而成。绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。高压绕组：工作电压高的绕组；低压绕组：工作电压低的绕组。绕组有同心式和交叠式。同心式绕组：高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，低压绕组在里，高压绕组在外，便于与铁芯绝缘，结构较简单。（常采用）见下图。交叠式绕组：高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上。同心式绕组1-高压绕组 2-低压绕组,二、变压器附件 电力变压器的附件有油箱、油枕、分接开关、安全气道、绝缘套管等。电力变压器的附件作用是保证变压器的安全和可靠运行。（1）电力变压器油箱：即油浸式变压器的外壳，用于散热，保护器身（变压器的器身放在油箱内），箱中有用来绝缘的变压器油。1-油箱；2-储油柜；3-气体继电器；4-安全气道,（2）电力变压器储油柜（油枕）：装在油箱上，使油箱内部与外界隔绝。（3）电力变压器安全气道（防爆管）：装在油箱顶盖上，保护设备，防止出现故障时损坏油箱。当变压器发生故障而产生大量气体时，油箱内的压强增大，气体和油将冲破防爆膜向外喷出，避免油箱爆裂。（4）电力变压器气体继电器（瓦斯继电器）：装在变压器的油箱和储油柜间的管道中，主要保护装置。内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。当变压器发生故障，产生的气体聚集在气体继电器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；当变压器发生严重故障，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通，发出信号并跳闸。,（5）电力变压器分接开关：在电力系统，为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节，因而原绕组一般备有抽头，称为分接头。利用开关与不同接头连接，可改变原绕组的匝数，达到调节电压的目的。分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。,（6）电力变压器绝缘套管：装在变压器的油箱盖上,作用是把线圈引线端头从油箱中引出，并使引线与油箱绝缘。电压低于1KV采用瓷质绝缘套管，电压在10-35KV采用充气或充油套管，电压高于110KV采用电容式套管。,三、绝缘系统绝缘系统是将变压器各绕组之间以及对地隔离起来，也就是将导电部分与铁芯和钢结构件相互绝缘隔离开来，可以说电气设备的可用程度取决于绝缘系统的完整性。采用两类基本绝缘材料：液体绝缘材料（矿物变压器油）和固体绝缘材料（牛皮纸、层压纸板、木材等纤维制品）矿物变压器油功能：提供绝缘介质、提供有效的冷却、提供对绝缘系统的保护。固体绝缘材料的功能：具有耐受正常运行中遇到较高电压的介电强度的能力，耐受由于短路而产生的机械和热应力的能力；具有防止热的过度累积的传热能力。具有在适当维护条件下和一定的运行寿命期内，能保持所希望的绝缘和机械强度的能力。,思考题,1、变压器的三个基本部件？2、变压器在电力系统中的作用是什么？3、影响变压器寿命的主要因素？影响绝缘性能的主要因素？4、变压器器绝缘系统的两类基本绝缘材料,第二节大型变压器对绝缘油的要求一、绝缘油的作用1、绝缘作用：在电气设备中，变压器油可将不同电位的带电部分隔离开来，使不至于形成短路，因为空气的介电常数为1.0，而变压器油的介电常数为2.25。也就是说油的绝缘强度要比空气大的多。2、散热冷却作用：运行变压器因电阻损耗和其他损耗而产生热量，这些热量必须传递给变压器油，并由其带走。3、灭弧作用：在开关设备中，变压器主要起灭弧作用。当油开关在切断电力负荷时，触头间会产生电弧，电弧产生的高温会使油产生剧烈的热分解，而产生大量的氢气，同时由于氢气的导热系数较大，此时可以吸收大量的热，并且将此热传递到油中，直到触头冷却，从而达到灭弧的目的。4、保护铁芯和线圈组件的作用。5、延缓氧对绝缘材料的侵蚀。概括来说：变压器油在变压器、电抗器、互感器、中主要起绝缘和散热冷却作用，在充油套管中主要起绝缘作用，在油开关中起灭弧和绝缘作用。,二、绝缘油的技术规范技术规范是在一定时间内具有法规性的、约束力、大家必须遵守的条文、条款和数字指标，但它也是随着技术的不断发展和进步而逐步修改、更新、补充和完善的。近几年来我国变压器油油质标准已向国际标准靠拢，大部分项目指标已达到同类标准的水平。,标准代号,ASTM：美国材料与试验协会标准IEC：国际电工委员会标准，有关电力、电子方面ISO：国际标准化组织GB：国家强制推行的标准，企业必须执行，否则产品将视为不合格。GB/T：国家推荐标准，T是拼音tui的缩写。企业可以执行地方标准、行业标准或者是企业内部标准，而不执行国家推荐标准。不过一般地方标准、行业标准或者是企业内部标准的严格程度要高于国家推荐标准。DL、DL/T：电力行业强制性标准、推荐性标准SH、SH/T：石化行业强制性标准、推荐性标准,1 国内新油标准1）变压器油 GB2536-90适用于330kV以下的变压器和其他充油电气设备，参照IEC60296-1982制定。2）超高压变压器油 SH0040-91 适用于500kV的变压器和有类似要求的电气设备。增加了苯胺点、析气性、和比色散3项指标3）断路器油标准SH0351-92 低粘度、低凝点4）电力变压器用绝缘油选用指南 DL/T 1094-2008 2008年11月1日实施2 国外新油标准 1）变压器油标准 IEC60296-2003 2）矿物绝缘油标准 ASTM D3487(00)3运行变压器油标准1）运行中变压器油质量GB/T 7595-20082）运行变压器油维护管理导则GB/T 14542-2005电力用油、气标准汇编表5 评定变压器油质量的常用标准试验方法.doc,思考题,1、绝缘油的作用2、标准代号表示的意义3、我国在新变压器油方面有哪些标准？4、学会查阅标准、应用标准,三、充油电气设备对变压器油的要求充油电气设备对变压器油的基本要求是：具有较高的介电强度，以适应不同的工作电压，具有较低的粘度，以满足循环对流和传热需要，具有较高的闪点温度，以满足防火要求，具有足够的低温性能，以抵御设备可能遇到的低温环境，具有良好的抗氧化能力，以保证油品有较长的使用寿命。化学特性：成分组成特性、水溶性酸、酸值、水分、活性硫、氧化安定性物理特性：外观、密度、粘度、倾点（凝点）、闪点、界面张力、颗粒度、比色散、苯胺点电气性能：击穿电压（绝缘强度）、介质损耗因素、体积电阻率、析气性,（一）化学特性1、成分组成特性变压器油是由石油精炼而成的一种精加工产品，其成分组成主要为碳氢化合物，即烃类。它包括烷烃、环烷烃、芳香烃。环烷基石油具备低凝点的条件，特别适应低温环境使用；环烷基石油很稀少，世界上只有五处油田生产环烷基原油即美国的德克萨斯、阿肯色、加利福利亚油田委内瑞拉和中国克拉玛依油田。油中芳香烃成分应有一定控制，虽然某些类型的芳香烃具有天然抗氧化剂功能，能提高油的氧化安定性，但是含量太高又会降低绝缘，并增大对浸于油中的许多固体绝缘材料的溶解能力。此外变压器油中还含有少量的非烃类，它们在油中的含量经过精加工处理后仅有0.02%，对油品的特性影响不大。,2、水溶性酸（pH值）,GB7598-2008试验方法：1.量取50ml试油于250ml锥形瓶内，加入等体积预先煮沸的蒸馏水，加热（禁用明火）至70-80，并在此温度下摇动5min。2.将锥形瓶中的液体倒入分液漏斗内，待分层并冷至室温后，取10ml水抽出液加入比色管，同时加入0.025ml溴甲酚绿指示剂放入比色盒进行比色，记录其pH值。,3、酸 值,GB264-83试验方法（BTB法）：用锥形烧瓶称取试油8-10（称准0.01）。量取无水乙醇50mL倒入盛有试油的锥形烧瓶中，装上回流冷凝器，于水浴上加热，不断摇动下回流5min，取下锥形烧瓶加入0.2mLBTB指示剂，趁热以的氢氧化钾乙醇溶液滴定，至溶液由黄色变成蓝绿色为止。记下所消耗的氢氧化钾乙醇溶液毫升数。注意：BTB指示剂在碱性溶液中为蓝色，因试油带色的影响，其终点颜色为蓝绿色。每次滴定从停止回流至滴定完所用的时间不超过3min。取乙醇50mL按上述方法进行空白测定。,测定油品酸值对生产运行有何意义？答：1.根据酸值的大小，可判断油品中所含酸性物质的量。2.油在运行中由于氧、温度和其它条件的影响，要逐渐氧化而生成一系列氧化产物，其中危害较大的是酸性物质，主要是环烷酸、羟基酸等。运行中油的酸值愈高，表明油的老化程度愈深，故酸值是运行中油老化程度的主要控制指标之一。3.绝缘油中含有各类酸性物质，会提高油品的导电性，降低油品的绝缘性能，当低分子酸含量增加，油中又有水时，就会降低电气设备的绝缘水平，缩短设备的运行寿命,思考题1、简述变压器油的功能。2、绝缘油的五个特性是什么？答：1.高介电强度。2.较低的粘度。3.较高的闪点温度。4.足够的低温特性。5.良好的抗氧化性能。3、变压器油在变压器、电抗器、互感器、中主要起绝缘和散热冷却作用，在充油套管中主要起绝缘作用，在油开关中起灭弧和绝缘作用。4、变压器油的化学特性、物理特性、电气特性有哪些？,（二）物理特性1、外观颜色和透明度从外观判断油的质量。答：（1）、油的颜色：新油一般为浅黄色，氧化后颜色变为深暗红色。运行中油的颜色迅速变暗，表示油质变坏。（2）、气味：变压器油应没有气味，或带一点煤油味，如有别的气味，说明油质变坏。如：烧焦味油干燥时过热；酸味油严重老化；乙炔味油内产生过电弧；其它味随容器产生。（3）、透明度：新油在玻璃瓶中是透明的，并带有蓝紫色的荧光，如果失去荧光和透明度，说明有水分、机械杂质和游离碳。,2 凝点倾点测定法,凝点倾点测定法,凝点倾点测定法,名词术语：低温流动性油品在低温下，其流动性逐渐减小的特性。,3 运动粘度测定法,名词术语：粘度与油品的温度、压力有较大关系，温度上升粘度降低，温度下降粘度增加油品的粘度随温度变化的性能称为“粘温性”，油品的“粘温性”对润滑性能有重要影响。*粘度也是绝缘油的重要指标之一使用于变压器的绝缘油，在不影响油品其他指标（如闪点）的前提下，粘度尽可能的低一些为好，因粘度愈低，变压器的循环冷却效果愈好。,运动粘度测定法,粘度2、已知：在温度为t时，试油流动时间分别为t1=57”t2=56”t3=56”求试油的运动粘度（t）为多少厘池/秒？(粘度计=1.2即C=0.2496)解：t=(t1+t2+t3)/3 t=(57+56+56)/3 t=56.33t=t0.249656.3314.06厘池/秒,思考题,影响油品粘度的主要因素有哪些？与基础油的溜分有关；与油品的化学组成有关；油品的粘度与温度的关系较大；作用于液体的压力及运动速度等也对粘度有一定影响。,4 闪点测定法,试验闪点的意义是什么？意义：（1）从油品闪点可判断其馏分组成的轻重。（2）从油品闪点可鉴定油品发生火灾的危险（3）可防止或发现是否混入轻质馏分的油品，确保充油设备的安全。(4)按闪点的高低确定其运输、贮存和使用的各种防火措施。,测定油品闪点时应注意哪些事项？答：应注意所加试油的量要正好到线。应注意点火用的火焰大小要合适。应注意火焰距液面的高低及在液面上停留时间。应注意升温速度要严格控制。若试油中含有水分，测定之前必须脱水。,（三)电气性能,1 击穿电压测定法,3、什么是击穿电压？测量要点有哪些？击穿电压：在规定的试验条件下绝缘体或试样发生击穿时的电压，其单位为千伏。测量要点：（1）设备外壳可靠接地。（2）试验前必须检查电极间距符合技术要求。（3）试样温度达到室温，并摇匀保证不产生气泡。（4）试验温度在1535；相对湿度小于75%。（5）试验仪器未放置油样，切勿升压。,影响油品击穿电压的因素有哪些？答：1）水分是影响油品击穿电压的因素。2）油中微量的气泡会使击穿电压也有影响。3）油中含有游离碳及水分时，油的击穿电压随碳微粒量的增加而下降。4）试验方法,2体积电阻率测定法,思考题,1 测定变压器油体积电阻率对生产运行有何意义？可以判断变压器绝缘特性的好坏；在某种程度上能反映油品的老化和受污染的程度；能可靠而有效的监督油质；体积电阻率的测定，可以做到准确而快捷；体积电阻率的高低，可以间接准确反映其他电气性能指标的变化；2影响油品的体积电阻率的因素有哪些？温度的影响；与电场强度有关；与施加电压的时间有关；,第三节 变压器油的质量监督,监督检测变压器油的目的：保证变压器油各项指标合格，合理地、经济地使用油，并保持一定的备用量，满足生产的需要，保证用油设备安全经济运行。而变压器的运行状况，除与变压器的设计、制造质量等因素有关外，还与新变压器油的质量及安装时变压器油的处理工艺密切相关。因此，变压器油的监督应该从变压器设备的基建阶段起，进行全过程质量监督。,油务监督的任务？1.对新油进行质量验收及管理；2.对运行中的油进行监督；3.对各种用油设备建立油质记录卡，检查监督油质数据的分析，研究油质变化的原因，提出油消耗标准及防劣措施等。4.采用各种防劣措施，确保由设备安全运行，对油质不正常的情况，查明原因，加强监督，并采取措施，防止油质继续恶化。5.设备检修时，会同电气等专业共同对用油设备进行检查、维护、验收。,二、电力用油取样方法,1取样工具 取样瓶：5001000mL磨口具塞玻璃瓶，并应贴标签。取样瓶的准备 取样瓶先用洗涤剂进行清洗，再用自来水冲洗，最后用蒸馏水洗净，烘干、冷 却后，盖紧瓶塞。注射器的准备：应使用20100mL的全玻璃注射器，取样注射器使用前，按顺序用有机溶剂、自来水、蒸馏水洗净，在105温度 下充分干燥，或采用吹风机热风干燥。干燥后，立即用小胶头盖住头部待用(最好 保存在干燥器中)。,2 油桶中取样：试油应从污染最严重的底部取样，必要时可抽查上部油样。开启桶盖前需用干净甲级棉纱或布将桶盖外部擦净，然后用清洁、干燥的 取样管取样。从整批油桶内取样时，取样的桶数应能足够代表该批油的质量，见具体规定。3油罐或槽车中取样：油样应从污染最严重的油罐底部取出，必要时可抽查上部油样。从油罐或槽车中取样前，应排去取样工具内存油，然后取样。,4 电气设备中取样：对于变压器、油开关或其他充油电气设备，应从下部阀门处取样。取样前 油阀门需先用干净甲级棉纱或布擦净，再放油冲洗干净。对需要取样的套管，在停电检修时，从取样孔取样。没有放油管或取样阀门的充油电气设备，可在停电或检修时设法取样。进 口全密封无取样阀的设备，按制造厂规定取样。,5 变压器油中水分和油中溶解气体分析取样 取样方法：取样的要求 a.油样应能代表设备本体油，应避免在油循环不够充分的死角处取样。一般应 从设备底部的取样阀取样，在特殊情况下可在不同取样部位取样。b.取样要求全密封，即取样连接方式可靠，不能让油中溶解水分及气体逸散，也不能混入空气(必须排净取样接头内残存的空气)，操作时油中不得产生气泡。c.取样应在晴天进行。取样后要求注射器芯子能自由活动，以避免形成负压空 腔。d.油样应避光保存。,6 取样量：a.进行油中水分含量测定用的油样，可同时用于油中溶解气体分析，不必单独 取样。b.常规分析根据设备油量情况采取样品，以够试验用为限。c.做溶解气体分析时，取样量为50100mL。d.专用于测定油中水分含量的油样，可取20mL。油质试验用油量表.doc样品标签：标签的内容有：单位、设备名称、型号、取样日期、取样部位、取样天气、取 样油温、运行负荷、油牌号及油量。,三、新变压器油的评定,1 新油验收新油到货时，应先进行外观检验，其取样、检验和注入均应按标准方法和程序进行。对国产新变压器油按GB-2536-90标准逐项进行验收。对国外进口油按国外标准或IEC60296-2003标准或合同规定的指标验收。对有异议的新油应保存备份，以便复核和仲裁。注意：验收时使用的分析方法与所采用的油质验收标准相同,1、新变压器油的定义由原油经过分馏和精制而成的油品，供应商通过标准规定的储存和运输方式送到交货地点的油，即未接触过电气设备也未与储存和运输无关的容器接触过。,2新油在脱气注入设备前的检验新油在注入设备前必须用真空滤油机进行过滤净化处理，以脱除油中的水分、气体和其它颗粒杂质，达到要求方可注入设备。按GB/T14542-2005运行变压器油维护管理导则表1“新油净化后的检验”。检验项目有：击穿电压、水分、含气量、介质损耗因数。3新油注入设备进行热循环后的检验从变压器下部阀门注入设备内，使空气全部排尽，油静置不小于1 2小时，进行热油循环，循环三个周期后，按GB/T14542表2“热油循环后的油质检验”。检验项目有：击穿电压、水分、含气量、介质损耗因数。成为“设备投运前的油”4新设备投运通电前的检验热油循环后，静置变压器油72小时后，做一次全分析控制标准应符合GB/T7595-2008中投入运行前的油的质量标准。15个项目。可作为基建单位与生产单位的交接试验数据。,四、运行油的监督,1 控制标准应符合GB/T7595-2008中运行油的质量标准。15个项目。新旧标准的不同2运行油防老化措施,思考题,变压器油油质劣化的基本因素有哪些？答：氧的存在。催化剂的存在。加速剂的影响。运行温度的影响。纤维素材料的作用。,思考题,变压器的防劣措施有哪些？a.安装油保护装置（包括呼吸器和密封式储油柜），以防止水分、氧气和其它杂质的侵入；b.安装油连续再生装置即净油器，以清除油中存在的水分、游离碳和其他老化产物；c.在油中添加抗氧剂（T501），以提高油的氧化安定性。d.严格按要求进行变压器油的补油和混油工作；,第四节 油品净化与再生,油净化处理的目的为了保证新油和运行中油的质量，净化处理是一种很普遍而且很重要的手段。油经净化一方面可除去水份，提高绝缘油的绝缘强度和汽轮机油的抗乳化度，以及降低油质的劣化速度，另一方面还可除去混油中的机械杂质和油劣化后所生成的油泥沉淀物，避免了油系统被堵塞的而造成散热不良的可能，可防止机械杂质对设备的磨损。,油的净化处理油的预处理方法大体上分为三种，沉降法、过滤法（压力式和真空式）和离心分离法。1 沉降法沉降法亦称重力沉降法，它是利用混浊液中固体和液体的颗粒受重力作用而沉降的原理除去油中的混杂物和水份等。用沉降法净化具有简单易行，不需要较多、较复杂的设备等特点。但用此法净化不彻底，只能除去油中大部分的水份和能自然沉降下来的混杂物。所以一般沉降法只能作为预处理。经预处理的油为下一步进行净化处理缩短了时间、确保了净化质量，同时也降低了净化成本。,2 离心法，离心分离法是利用油和水及杂质三者的密度不同，在离心分离机内转动时产生的离心力不同进行分离净化的。其中油最轻，聚集在旋转鼓的中心，水的密度较大被甩在油质的外层；而油中的固体杂质最重被甩在最外层，这样就达到了分离净化的目的。采用这种方法净化油的效率比较高，凡油中含有较多的水份和机械杂质时，都可用这种方法。尤其是除去油中的矿渣和碳粒等杂质，效果会更好一点，但这种方法也具有局限性，即只适用于清除比油密度大的杂质。,3 压力过滤法压力式滤纸过滤法，压力式过滤法使用的设备叫压力式过滤机，亦称框板式滤油机。它是利用齿轮油泵的压力，使油通过带有吸附和过滤作用的滤油纸，把油中水份、微细杂质和水溶性酸类物质除去，使油得以净化。使用压力式滤油机时应注意以下问题。滤纸在使用前应进行干燥，这样可提高滤纸吸收水份的性能。同时滤纸在烘烤时要特别小心，以免发生火灾。若油中含有很多水份和杂质时，应将油先通过沉降法或离心式滤油机处理后，再用压力式滤油机过滤。在过滤时要避免滤纸的纤维带入油中，在开始滤油的510min内，将滤油机引出的油应重新导至油泵入口进行循环过滤。为降低粘度，提高过滤速度和效率，应将油温提高到4045。,4 真空过滤法真空过滤法是借助真空滤油机，即油在高真空和不太高的温度下雾化，脱出油中的微量水份和气体。因为真空滤油机也带有滤网，所以也能除去一部分固体杂质。它不但比压力过滤法经济，而且净化程度和效率也很高。它能脱出油中的微量水份，最大限度的提高了绝缘油的强度，降低了油耗。当变压器油因故障使油的闪点下降和析出可燃性气体时，可用真空净化处理恢复其闪点。5 联合方法,