火电厂变压器油取样化验的管理

邵云云(国家能源集团宿迁发电有限公司，江苏 宿迁 223800)

0 引言

火电厂电力变压器的初级和次级绕组线圈均整体浸泡在变压器油中，变压器在运行时，变压器油起到绝缘、消弧和散热的作用。如果变压器油的质量不佳，可能造成变压器升温过高，不能连续正常运转，甚至烧毁绕组线圈致使设备毁坏，严重时会造成爆炸等恶性事故。所以变压器油的性能和质量对电力系统的稳定性具有直接且重大的影响。为保证变压器能够正常地运行，需要实施对变压器油的取样化验，以确保变压器油具备良好的性能，确保电力变压器连续稳定运维。因此，针对火电厂变压器有的取样化验管理是火电厂生产运行的重要环节，不可忽视。

1 确保火电厂变压器油质量的重要意义

1.1 变压器油概述

变压器油是在石油产生的分馏产物，是由不饱和烃、饱和烃等物质组合而成的，也被称作为“方棚油”。变压器油的密度是0.895，凝固点小于-45 ℃，整体呈现出浅黄色的透明状态，具有一定的散热、绝缘、消弧作用。同时，其闪点(闭杯)的质量指标应大于或等于135 ℃，运动黏度应小于等于9.6×10-6m2/s。

变压器油的绝缘作用主要体现在，变压器油的绝缘强度是高于空气的。若将绝缘材料直接应用于油中，可以提升变压器设备的绝缘强度，使其不会受到潮气的侵蚀。散热作用体现在，变压器油的比热是相对较大的，它通常会被认作一种冷却剂。在应用过程中，可以通过散热器散出热量，利用它辅助变压器的正常运行。而消弧的作用主要体现在，当变压器和油断路器在应用时，需要借助调压开关来执行相关操作。此时，在触头的切换过程中会产生一定的电弧，其对变压器的导热性能会带来直接的影响。所以，若电弧产生的高温不及时消散，则会分解出大量的气体，使变压器在运行过程中产生压力。变压器油能够提高介质的灭弧能力，强化对电弧的消灭效果。

综上所述，变压器油是确保变压器等电力设备正常运行的重要化工材料。

1.2 变压器油的质量检测及对设备运行的影响

在变压器油的应用过程中，可能存在质量方面的问题，使变压器油的质量对变压器造成直接的影响。变压器油的质量有好坏之分，为控制它的质量需采用化验的方法，分析其化学、物理、电气性能相关数据，工作人员采用综合判断的方式对试验结果进行核查、判定。

首先，若基于化学性能层面进行思考，变压器油存在一定的化学指标，如：酸价值、pH 值等，都可以成为变压器油的一个考察要点。若变压器油的酸价值超出标准的0.1，变压器油就处于质量的临界值区域，在变压器运行时就应该考虑及时更换符合酸价数值标准的变压器油。

其次，基于物理角度进行思考，可对变压器油的张力、颜色以及黏度进行观察，衡量此时变压器油的质量。采用颜色观察的方式，可以判断变压器油的存放时间。它的存放时间越久，产生的氧化物质就会越多，颜色会越深，在变压器中的作用效果就会越低。

最后，若基于电气性能进行思考，变压器油的变化情况会体现在介质的应用环节有异常反映。简而言之，若变压器油的质量不佳，则会增加水分在油中的含量，也会造成其他污染物质含量增加，无法保证介质的状态，同时可能存在击穿电压下降的现象。这些因素都使变压器质量下降，在应用过程中易发生严重的事故。

2 火电厂变压器油取样化验管理

变压器绝缘油在应用过程中容易受到外界因素的污染，其内部的含气量、含水量和颗粒杂质的分布上升，会对变压器的绝缘性能造成直接的影响。所以，采用取样化验的方式，可将影响火电厂变压器的相关因素进行判断，通过对变压器油取样化验管理事项的分析来提升试验效果。

2.1 变压器油的取样管理

2.1.1 取样容器选择

首先，在火电厂变压器油的取样环节，通常会应用玻璃瓶(具塞磨口)、无缝容器(金属小口)进行取样。在取样过程中，需按照以下顺序来顺利取样：洗涤剂-自来水-离子水洗净/蒸馏水洗净-烘干-冷却-密封备用。另外，在取样过程中，取样容器必须满足保存的要求，不可应用无盖的容器执行变压器油的取样工作。

其次，在变压器油中存在可溶解的气体以及水分。所以，在取样环节，应选择医用玻璃瓶注射器，使其容量控制在50～100 mL 之间。在取样的前期，也需将注射器运用自来水、清洁剂、蒸馏水洗净，在100 ℃的环境下干燥。在上述操作完毕后，方可进行注射器芯的应用。要将小胶帽覆盖于注射器的顶端，放置于干燥器内，存放备用。而在变压器油完成取样操作后，方可在注射器的顶端第一时间覆盖小胶帽，起到很好的密封效果。注射器需要在专用的油样盒中进行存放，使其可以充分地防震、避光以及防潮。

最后，在变压器油的净度确认时，可以结合SD/T313 中的标准内容要求，按照规定实现对变压器油的测定。在执行试验过程中，可采用三比值法执行试验，分别通过CH4/H2、C2H4/C2H6，C2H2/C2H4来执行比值分析工作，通过编码中的区别，确认变压器的故障位置，防止其因为故障发生损失。同时，在变压器油的化验环节，可检测其中气体的含量，确认气体是否在规定限度内，是否发生超标的问题。运用气体含量的灵敏值判断方法，了解变压器油中的缺陷，进而完成质量检验管理工作。

2.1.2 验收取样管理工作

首先，若在油桶中进行取样，在取样之前，需应用无绒且干净的白布，将桶盖外面的污渍擦干净，注意白布中的纤维不得进入变压器油当中。之后，使用干燥且整洁的取样管，依照GB/T 7597 中的标准要求完成取样。若油桶是新到货的，需要结合取样桶数进行分析，按规定中的要求执行下一步操作。

其次，在取样的过程中若周边存在污染物，可逐一地排查油桶的状态，确认油桶的型号(标志、牌号等)，在保证型号一致后，方可在过滤之前，检验变压器油的外观情况，检查无误后，选择试验油样。在多桶油中分别采取油样，待其充分混合后，方可掌握执行试验检测工作。

最后，若在油槽车、油罐中进行取样，可以从其底端实施取样操作。在特定情况下，也可抽查油槽车、油罐的上、中、下端的油样。在取样的前期，可运用排空工具，将其中的存油进行清除，以避免人为造成的污染问题。而在新变压器油的验收工作中，可选择2～5 份样品。在试验之外，存放1 份样品，控制存放时间在3 月内，若试验中发生异常，需要将样品保留1 年之久，方便后续进行复核以及仲裁试验。

2.1.3 设备运行阶段的取样

在变压器设备运行阶段，取样位置是在取样阀中，在取样时需要遵循以下的规则。

第一，雾天、雨天、暴风等恶劣天气，不可在户外进行变压器油的取样。当在必要条件时，需要在恶劣天气中进行取样，也需防止外界因素对变压器油样造成干扰，避免变压器油遭受污染。

第二，在取样过程中需要使用清洁、干燥的容器。例如：金属瓶(无缝)、玻璃瓶(附带磨口塞)、PVC 塑料容器等。

第三，为保证在取样环节取样口区域不会存在过多的污染物质，化验人员可采用棉布进行擦拭，保证取样管口区域是干净、光滑的。选择一定数量的变压器油，合理地冲洗管路和取样阀，以保证取样的合理实施。

第四，在执行取样工作时，可以让油液依托容器壁，直接进入容器的底部，防止在取样环节吸入过量的空气，加剧对实验结果准确性的影响。

第五，在取样完毕后，应该在关闭阀门时多加注意，避免空气中的杂质进入取样油中。

第六，在完成取样后，应保持样品的整洁度，使其外观是整洁的。在存储过程中，也需选择避光的环境下进行保存[1]。

第七，对于无阀门、套管的充油设备而言，应该在其停电检修阶段进行取样。而针对于全密封的设备而言，需要结合制造说明书中的规定，合理地执行取样操作。对于某些有特殊要求的试验项目。

第八，在变压器油的取样工作中，需结合其中的溶解气体含量以及水分含量进行分别的取样分析操作。在设备的底端进行取样时，应注意增加对不同部位的取样，防止对设备造成干扰。若存在全密封的取样操作，需直接结合DL/T703 中的规定，让变压器油内的气体不会发生逸散，取样油中的溶解水分也不可与空气进行混合。在执行试验操作时不可让该区域产生气泡，避免对试验的准确性造成影响[2]。

第九，在水分取样环节，需要在白天进行操作，防止空气中的尘埃、湿气对取样操作造成影响[3]。

2.1.4 变压器油的洁净度确认

为确认变压器油的洁净度，可优先清洗取样阀，保证它的整洁度，让它与针头、导管进行连接，使用变压器油将其进行冲洗并且在不更改流量的基础上，让针头可以插入250 mL 的取样瓶当中，使密封取样容量控制在200 mL。

若存在不可直接与导管连接的设备，需要缩短取样的时间，将瓶盖的开启时间控制在30 s。在完成取样后，优先转移取样瓶，将取样阀进行关闭，促使变压器油能够在规定的区域进行存放。再次进行测量时，才可启封。

2.1.5 做好取样标记

在变压器油的取样工作中，每个进入实验室的样品都需要有标记。通常情况下，会将取样时的标记直接印刷于取样容器的上端，以方便试验人员核查单位名称、电压等级、设备编号、油样牌号、取样油温及天气、取样位置等信息内容。

2.2 变压器油的化验方法

在我国经济持续发展的时代背景下，人们对生产用电、生活用电提出了更高的要求。在电力系统运维期间，需要通过变压器的使用，辅助电流变化、电压变换，来保证输变电线路电压的稳定性。因此，在变压器的应用过程中，应该合理地应用变压器油化验技术，对变压器油的质量进行分析，以作好合理的评估，保障火电厂变压器能够正常运行。

2.2.1 确认故障位置所在

为保证变压器油的质量检测工作能够顺利实施，应重视其中的可燃气体，使其可以进行充分地溶解，促使可燃气体能够应用于变压器油当中。但若其内部的可燃气体含量较大，则会影响绝缘材料的应用效果，也会导致绝缘效果不佳的问题出现。

通过对变压器油化验可知，在它的分子结构为碳氢化合物。变压器在运行过程中产生了一定的电热效应，会导致碳氢化合物中部分C-C 和C-H 发生裂变。长此以往，会增加变压器油中的小分子碳氢化合物和氢原子的含量，使变压器油的性质产生一定的变化。若变压器油长期受到该因素的影响，也会在对比值的作用下，引发变压器的故障，无法保证其能够正常运行。针对这一问题，可以通过对局部短路、铁心漏磁、层间绝缘等故障问题的分析，明确与CH4/H2的成分含量变化的关系。另外，因为局部放电问题的出现，也会造成变压器故障的发生。

2.2.2 合理应用三比值法

变压器油色谱三比值分析法，是指针对油中所含标志性低分子化学气体的比值，即CH2(乙炔)/CH4(乙烯)、CH4(甲烷)/H(氢气)、CH4(乙烯)/C2H6(乙烷)的三项比值，以其数值大小和规律来判断充油变压器内部存在的故障，这种方法称为三比值判断法。在该比值法中，对应于一定的比值范围，给以不同的编码表示，利用编码规则判断故障性质和严重程度。DL/T 722—2000 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》对编码规则有详细的规定。

如上文所述，三比值分析法的研究对象为三对气体，通过对比、分析各自的比值进行判断，为此创建出一套完整的编码程序，以便工作人员结合编码内容判断变压器是否存在故障，确定变压器油是否发生质变。因此，分析检验的准确性取决于油品中气体含量的准确度，故在使用该方法进行检测分析时需注意：

(1)为合理运用三比值分析法对变压器油进行检测及化验，需加强在采样操作方式的精准和正确。例如：在采样环节应做好对现场的严密检查，防止采样的失误。应规范取样操作，选择全玻璃质仪器进行取样操作。采样瓶容量需要控制在100 mL 以内，在采样中切忌用力摇晃采样瓶，防止增加被采样品中的空气等杂质含量，使变压器油所含物质发生改变，影响比值分析结果。

(2)应明确变压器油中气体的来源途径。其中氧气、氮气是源自空气，该部分气体的来源相对广泛，具有较强的渗透性。所以，在化验分析的过程中，必须规范操作人员的行为，防止变压器油中的其他气体含量出现超标的问题，影响分析化验的准确性。

(3)注意对气体含量灵敏值的判断，灵敏值如超标，会造成对变压器油的检测不当，影响采用“三比值法”分析法对变压器油质量的判断。

(4)将“三比值法”分析结果与标准规定进行认真比对，检查变压器油的质量与标准值是否相符或相互贴近，并结合变压器运行状态确认变压器以及变压器油是否存在问题。

2.2.3 判断变压器故障状态

经上述分析，根据变压器油的应用状态，可以基本掌握变压器内部发生故障的原因。

首先，因为变压器油的绝缘性需符合标准，若其绝缘效果不佳，会导致变压器中的绕组线圈等零部件发生损毁，也容易使变压器油的整体温度升高，在变压器运行过程中会分解出部分不利于设备运行的物质，加剧对变压器的负面影响。

其次，变压器油中存在一些有机物质以及无机物质，在设备运行过程中可能出现一部分外界的负面影响，如果负面影响超出规定的范围就会导致变压器油质量发生变化。所以，要关注变压器油物质的化合键结构方面的变化，特别是要掌握变压器工作部位的温度变化情况，保持变压器在正常运行中工作温度不过高，有利于保持变压器油化学结构的稳定性。

变压器若本身存在一些问题，也会增加对变压器油的影响。例如：变压器存在老化等问题，会导致内部结构的运行效率降低，提高变压器油的消耗率；如造成变压器油体中气体含量的增加，也会导致发生放电事故。所以，在变压器油的检验工作中，为避免发生损失，应着重检测变压器油中的烃类气体和氢气含量，判断其是否呈现出升高的趋势，必要时采用三比值法，实现对故障类型以及故障位置的确认，防止变压器油发生更大的问题。

2.2.4 游离碳及闪点

高质量的变压器油中基本不存在游离碳，但若其中有少量的游离碳悬浮，表示变压器油可能存在过热的问题。若发现存在一定含量的游离碳，工作人员需要查询其原因所在，监测变压器内部的状态，以防止其在运行过程中发生故障问题。

闪点的试验，主要是依靠变压器油在加热过程中所产生的物质来进行分析。通过空气与蒸气的混合，变压器油在靠近火焰时会出现闪燃，出现闪燃时的温度被称为闪点。该温度越高，说明变压器油的质量越高。变压器油的闪点通常控制在136 ℃以下，但它的凝固点应尽量低。

2.2.5 机械混合物

变压器油中的机械混合物往往是灰尘、纤维以及固体绝缘纤维等物质，通过机械方式(如设备运行)形成的混合物。若其存在于变压器油内，则会导致其中的不饱和烃类发生分解反应，使其中的油泥、可溶性树脂、游离碳分离，在电场的作用下，容易在变压器内部形成电桥。此时，变压器油的电气绝缘强度会被削减。因此，在变压器油中应尽量减少机械混合物。可通过对碱、硫、灰分以及酸等杂质含量的控制方式，使绝缘材料、油箱、导线等物质不发生被腐蚀的问题，控制变压器油中的氧化程度和控制机械混合物的产生。变压器油的氧化程度可运用酸价来表示。酸价，表示油中游离酸的含量。酸价的大小表明油的氧化程度和劣化程度。其大小以“中和1 g 油中的全部游离酸所需要的氢氧化钾的毫克数(KOH mg/g)”来表示。油的酸价越低越好。一般新油不应超过0.05 KOH mg/g，运行中的油不应超过0.4 KOH mg/g。采用酸价试验方式，还可间接判断油中沉淀物的状态，以分析变压器油的抗老化作用。

2.2.6 酸碱度

在变压器油的长期使用过程中，难免不会发生皂化、氧化的问题。所以，为保证绝缘油的性质，测定变压器油中的pH 值，以确认油质性能，确认其在变压器中应用环节的变化趋势。

3 结语

综上所述，在变压器油化验工作实施过程中，会存在一些不确定性因素。为保证变压器的合理运行，应合理实施火电厂变压器油取样化验工作的管理，及时针对变压器运行环节的一些问题，采用行之有效的应对措施，控制变压器油的质量。工作电压在35 kV 及以上火电厂变压器，需要每年执行一次化验。若变压器发生过故障，或是进行过大修，经历过加油、换油等操作的，需要增加对变压器油取样分析，以增加对电力系统运维保障作用。在监测分析中也可采用三比值法，确认故障的种类，准确地掌握故障问题的发生位置，从而防止火电厂变压器在运行阶段存在异常，降低设备危险的形成概率，提高电厂生产管理工作效能和效力。