[５００ｋＶ充油设备不容忽视的油质检测项目]油脂

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　　摘要:500kV电气设备是电网中的主要设备，其运行状况直接关系到主网的安全。随着炼油工艺的发展，将基础油调制成符合国家常规检测标准的成品油已变得更加容易。500kV用油必须具有良好的抗氧化安定性、低温流动性、析气性，更高的绝缘性能和清洁度。显然，常规的检测手段已无法满足要求，而油质监督的复杂性则要求我们必须建全油质监控手段。

　　关键词:充油设备;析气性;绝缘油结构族组成;颗粒度;抗氧化安定性

　　随着我国电力工业的发展行业结构日趋扩大，输变电线路的高压化、大容量化，对电气设备的维护也越来越重

　　要。500kV电气设备是电网中最主要设备,是电网的心脏，变压器油则是充油设备的血液，其运行状况直接关系到主网的安全，这就对变压器油油质提出更高的要求。

　　随着炼油工艺的发展，将基础油调制成符合国家常规检测标准的成品油已变得更加容易。而500kV用油必须具有良好的抗氧化安定性、低温流动性、析气性，更高的绝缘性能和清洁度。显然，常规的检测手段已无法满足要求，而油质监督的复杂性则要求我们必须建全油质监控手段。因此，在验收及日常监测过程中我们需要增加必要的油质检测项目。

　　一、油质析气性能试验

　　绝缘油的析气性又称气稳定性，是指油在高电场作用下，烃分子发生物理、化学变化时，吸收气体或放出气体的特性。

　　绝缘油在高压电场作用下，是吸收气体还是放出气体，与它的化学组成成分有关。如芳香烃是吸收气体的，而烷烃和环烷烃是放出气体的。尤其是烷烃，在强电场作用下，容易发生脱氢反应，产生高分子聚合物，通称为X-蜡。其反应过程如下：

　　由以上反应可知，油品的烃分子在游离产生的高速质子作用下，发生去氧、加氢、分解、聚合等化学作用，使油吸气、放气、增加了油的不饱和度，同时产生X-蜡。

　　若绝缘油具有放气性，会形成气体穴存在于油中，会发生局部放电或过热，严重的会导致击穿并危及电气设备的安全运行。

　　一般情况下电极附近的场强最强，因此电气元件附近产生的气体最多。气泡附着在电气元件周围或游离于电气元件附近，由于气体导热性能差而降低了绝缘油的冷却效果，从而产生过热现象。

　　气泡是造成局部放电的一大原因，而局部放电会影响绝缘的长期寿命。

　　另外气泡减弱了绝缘油的绝缘和消弧作用，当气泡聚集过多时可能会发生短路击穿现象。

　　在密闭的绝缘系统中，例如电缆、电容器或大容量全封闭变压器等，绝缘油中析出和积累的气体, 会使封闭体系内压力增高, 严重时造成设备爆裂。研究表明，绝缘油的析气过程可能是自持性的。

　　油在放出气体的同时，也产生X蜡，这些气体和X蜡对油极其有害。X蜡不溶于油，会影响油的导热和绝缘性能，而析出的气体又可以电离形成更多的气体和X蜡，如此恶性循环下去，最终将导致电气设备的局部热击穿，甚至产生严重后果。　　二、绝缘油结构族组成试验

　　结构族组成试验是确定复杂分子混合物中结构单元含量的一种手段。

　　不论绝缘油烃类的结构多么复杂，它们都是由烷基、环烷基和芳香基这三种结构单元组成。结构族组成可以确定复杂分子混合物中这些结构单元的含量。三种结构单元在分子中所占的分率可以用芳香环上的碳原子占分子总碳原子的百分数（CA%）、环烷环上的碳原子占分子总碳原子的百分数（CN%）、烷基链上的碳原子占分子总碳原子的百分数（CP%）来表示。此外，还可以用分子中的总环数RT、分子中的芳香环数RA和分子中的环烷环数RN来描述。

　　绝缘油结构族组成中各烃类的含量不同对于绝缘油使用性能有着极大的影响。在受到外界作用后，其结构族组分也必然会发生变化。

　　浓缩芳烃加入普通变压器油后，可降低析气系数，但在电气强度方面，降低了脉冲击穿强度。油的吸潮能力也会随之增加。

　　石蜡基油炼制后芳烃含量较大致使其析气系数并不高于环烷基油，有的甚至更低，但是从长期运行的性能要求来看，石蜡基油显然不如环烷基油，只是在析气试验时更多地显示出芳碳吸收氢离子的效果。

　　有研究人员研究析气性试验前后结构族组分的变化，并用红外分光光度计测试了5种油样结构族的含量。

　　析气试验后，油中芳烃吸收氢而转化成环烷烃；部分链烃分子裂解成低分子烃类气体致使烷链烃的减少，并有一部分聚合成X-蜡。

　　烷烃有较稳定的化学安定性、高闪点、凝固点高；环烷烃有高抗爆性、低凝点及好的润滑性；芳香烃有吸潮性但有较好析气性。为了对新油进行很好的监督，对运行油的结构变化很好掌握，绝缘油结构族组分测试是另一项油质监控的有力法宝。

　　三、机械杂质(颗粒度)试验

　　机械杂质是指油品中侵入的不溶于油的颗粒状物质。测定油的颗粒度含量可以很好掌握油系统的洁净程度。

　　大型变压器容量不断增加，而设备各部位绝缘距离则逐渐减小，油中颗粒对变压器绝缘会产生重要影响。许多实例证明有一定数量变压器的故障是因油品颗粒度含量较大引起的。测定颗粒度对保证大型变压器的安全运行有着重要意义。

　　四、氧化安定性的测定

　　变压器油的氧化安定性是将一定量的试油置于恒定温度的油浴中，在有铜催化剂存在下，通入氧气、连续氧化164h后，测定其生成的酸值和沉淀物。用氧化安定性指标来估计油品使用寿命。由于变压器油在变压器运行中油温为60~80℃，当超负荷运行时，油温更高。油品在长期使用过程中不可避免与氧气接触，从而油品会老化而生成酸性物质或油泥，然而酸性物质会对设备中所用铜、铁等金属材料腐蚀而生成金属盐，更加速油品老化，生成的油泥粘附在线圈和绝缘部件上，造成堵塞通道，加速固体绝缘材料老化，严重影响散热，导致变压器中线圈局部过热，从而发生事故。长期以来，人们利用氧化安定性指标来预测油品的作用寿命，特别对变压器油这样一种需要长期使用的油品来说，尤为重要。因为一个大的变压器往往需注入几十吨油。当设备投入运行后，能安全、正常以及长时间的工作对于国家经济和生活的正常运转有着直接影响，若油品氧化安定性较好，在使用中变化较小，使用寿命长、不仅节省油料，减少检修设备所消耗的人力和物力而且还要以保证各部门正常工作，为此人们对变压器油的安定性指标给予极大的关注。

　　参考文献

　　[1] 电力用油实用技术，中国水利水电出版社，温念珠。

　　[2] Mayoux, C. On the degradation of insulating materials withstanding electrical stress[C] . 2000 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. Victoria BC, Canada. IEEE Dielectrics andInsulation Society. 15～18 Oct. 2000, (l) 1～20.

　　[3] 石油炼制工程（第三版），石油工业出版社，林世雄。