油液检测与分析

     油液检测与分析是用于确定与电力设备绝缘系统或润滑系统有关设备状态的检测技术，通常包括三个方面：油液状态、油液系统状态和设备自身状态。通过绝缘油油质分析、油中溶解气体分析、糠醛、抗氧化剂含量等分析可以对充油类高压电力设备绝缘状态及运行状况得以充分了解；而通过对润滑油中的磨粒分析，可定性和定量评价转动设备的磨损，早期发现潜在的设备故障。通过定期油液检测与分析还可发现和纠正不合理的维修和运行习惯。

l 绝缘油检测

当今的大型高压/特高压电力设备(如变压器、电抗器等)内部仍多采用传统的油纸绝缘系统，由于变压器油品质纯净，并具有非极性分子结构和良好的绝缘性能，所以在变压器中主要起到绝缘、冷却和消灭电弧的重要作用，为确保充油类高压电力设备的安全、可靠运行且降低维护成本，就必须通过一系列理化及电气性能测试以保证变压器绝缘油质量。

目前在用的变压器油主要是矿物油，矿物油是石油馏分，而用于变压器油的矿物油，大部分属于环烷基油(naphthenic Oil)，环烷基油的特点是倾点较低、黏度指数较低。倾点低的好处是可以用于较低的温度，黏度指数低，在温度变化时，油的粘度变化较大。石蜡基油(Paraffinic Oil)也是矿物油的一种，但散热性比环烷基油差。

迈射智能科技拥有逾四十年有关液体绝缘材料试验及分析领域的经验，无论是矿物油、硅油、植物油、难燃类碳氢化合物或Askarel，迈射智能科技均可提供所有测试的技术支持及相关指导。

变压器油的绝缘强度及冷却能力因其老化程度而有较大差异。其主要老化因素如下：

•  氧化：变压器油氧化后生成诸如有机酸、酯、酚类化合物，并最终生成油泥。油泥不仅显著降低绝缘油的绝缘强度，且直接影响变压器的散热能力。
•  污染：变压器油受到污染后，其绝缘强度也会发生显著变化。其中最常见的因素是水分。此外，游离的纤维素、金属颗粒等均会使绝缘油发生劣化。
•  热老化：负荷升高及/或环境温度升高造成变压器油温生高将加速绝缘油的老化进程。

颜色和外观

      对油的外观检验采取目测法。纯净的变压器油外观为淡黄而略带微蓝色，清澈、透明、无可见悬浮物和机械杂质等任何异物；油中如存在弥散状态水分时，将失去应有的透明度，颜色由黄变白；而当油中产生老化物时，随老化程度不同，油色逐渐变深、变暗，逐渐失去透明，以致出现絮状物和油泥。

击穿电压

       对变压器油均匀施加电压，当电压达到某一值时，变压器油遭受破坏而失去电阻、伴随着电弧的产生而发生导电，该电压值即为变压器油的击穿电压。油的击穿电压是通过油的耐受电场能力反映油、特别是新油被污染情况和洁净程度的一个试验项目。

含水量(卡尔·费休法)

      水分影响绝缘油的老化速度和绝缘性能。迈射智能科技采用完全由计算机自动控制的卡尔·费休滴定计确定油中的水分含量。

酸值

       变压器油中所含的酸性物质为无机酸和全部有机酸的总和。随着变压器运行时间的增长，变压器油的酸值会逐渐升高，因而采用酸值判断油的老化程度非常灵敏。

界面张力(铂丝环测定法)

       变压器油的界面张力指变压器油与纯水间界面所具有的张力。变压器油所含极性物质(亲水性物质)越少，油分子的极性越小，处于界面上的油分子和水分子间的作用力越小，因而界面张力越高。变压器油受到极性物质污染后，界面张力显著下降。而运行中的变压器油随着老化产物的不断增加，界面张力会越来越低。由此可见，界面张力从极性物质含量高低的角度反映了油品的优劣和老化程度。

颗粒度

      绝缘油中存在的颗粒物有很多来源，设备本身可能含有从生产中带来的颗粒物；绝缘油处理过程中没有适当过滤而带入的颗粒物；设备磨损、油以及绝缘材料老化都会在电力设备运行期间产生颗粒物；高于500℃的局部过热也会形成碳化的颗粒物；这些悬浮颗粒物对绝缘油电气绝缘强度的影响是随颗粒总类(金属、纤维以及油泥等)和水分的含量而定的。

闪点

      绝缘油由于放电而被击穿或长期暴露在非常高的温度下可能产生足够多的低分子量的碳氢化合物，这些碳氢化合物造成了绝缘油闪点的下降。低的闪点表明绝缘油中存在挥发性可燃产物。这些可燃产物可能是由于溶剂污染形成的；但在某些情况下，是由于发生了强烈的火花放电而造成。

密度

       变压器油密度指某一温度下相同体积的油水重量比值。测定变压器油的密度在生产实际中有重要意义，运行中控制变压器油密度不得过高。如高于标准要求的0.895 g/cm³，则在极低温度下运行或停放的充油设备中就有可能出现浮冰。因此，对于变压器油来说，在不影响油的其他性质(如闪点)条件下，密度低一些为好。

油泥

      用于检查运行油中尚处于溶解或胶体状态下在加入正庚烷时，可以从油中沉析出来的油泥沉积物。由于油泥在新油和老化油中的溶解度不同，当老化油中渗入新油时，油泥便会沉析。油泥沉积会影响设备的散热性能，还对固体绝缘材料和金属造成严重的腐蚀，导致绝缘性能下降，危害性较大，因此以大于5%的比例混油时，必须进行油泥析出试验。

介质损耗因数与体积电阻率

      由于变压器油内存在少量自由电荷和极性分子，故在交变电场下，变压器油不仅通过电容电流，也通过电导电流和极化电流，并消耗有功功率。该现象称为变压器油介质损耗，而介质损耗因数即用于衡量介质损耗大小的常用参数。介质损耗因数升高的油，会使变压器油整体损耗增大、绝缘电阻下降，因此变压器油的介质损耗因数是电力行业例行检验并加以控制的项目。

       变压器油的体积电阻率同介质损耗因数一样，可以判断变压器油的老化程度与污染程度。油中的水分、污染杂质和酸性产物均可影响电阻率的降低

油流带电度

      属于绝缘油特殊试验项目，单位体积变压器油所产生的电荷量称为油流带电度，以μC/m³或pC/m³表示。测试过程是通过测量静电电流平均值和流量平均值求得油流带电度。

氧化安定性

      变压器油的氧化安定性试验是评价其使用寿命的一种重要手段。通常只对新油进行此项目试验，但对于不含抗氧化剂的油，除对新油进行试验外，在运行若干年后也应进行此项试验，以便采取适当的维护措施，延长使用寿命。

油中微生物

        在充油设备制造、安装、检修和油处理过程中，不可避免地会与空气接触而带入微生物。此外，工作人员和使用的工具及安装或更换的零部件，都有可能成为带菌的来源。微生物对变压器油介损的影响，通常归因于微生物的胶体性质和表面上存在电荷。绝缘油的微生物含量及种类的分析和鉴别，为研究变压器油在运行中介损的异常变化提供了一种可能的方法。

油中溶解气体分析(DGA)

       油中溶解气体分析(DGA)技术是目前国内外各大电力公司广泛使用的充油式电力设备最为有效的油液诊断技术，因而在《电力设备预防性试验规程》中对变压器、互感器、套管、电力电缆等电气设备均有有关的规定。绝缘油中溶解气体分析是电力设备预防性维护方案中的重要测试项目。迈射智能科技可进行绝缘油中11种气体DGA和总气含量的检测与分析：

1.   潜伏性故障早期报警；

2.   检验设备运行状况；

3.   新设备、检修设备投运检验；

4.   便于制定检修计划；

5.   确定在保修期内是否存在故障；

6.   为电力设备的可靠性检修提供关键参考数据；

7.   确定是否需要进行其他测试及检验项目；

       变压器在发生故障前，在电、热效应作用下引起变压器油和固体绝缘材料的裂解，从而产生氢及低分子量的烃类气体以及一氧化碳、二氧化碳等，并大部分溶解于油中。通过油中气体的定性分析可以判断设备内部的故障类型，例如局部放电、火化放电、电弧、局部过热等。迈射智能科技专门开发的脱气技术可确保检测油中含量低于0.1ppm的乙炔及其他故障气体，整个检测过程完全自动化以减少人为误差。与传统方法比较，采用先进的脱气技术可获得更好的重复性及精度。

       此外，迈射智能科技也开发了针对有载分接开关(LTC)以及充油断路器(OCB)的相关油中溶解气体检测项目。由于这两种设备在日常运行中均有电弧频繁发生，因而其油中溶解故障气体含量显著高于变压器。而且当有载分接开关及充油断路器中存在故障时，则其中的故障气体水平将进一步上升，因而DGA可有效用于充油开关设备的油液检测应用。

抗氧化剂含量检测

      抗氧化剂减缓了绝缘油被氧化的过程，因此也减缓了油泥和酸性物质的形成，很重要的一点在于必须明确有没有以及哪类抗氧化剂被添加入绝缘油中，从而通过分析此抗氧化剂的含量来监测其在变压器运行期间的消耗情况。DBPC (T501)是一种最常用的抗氧化剂，在绝缘油出厂品质证书中应陈述加入的抗化剂类型及含量。

腐蚀性硫及金属钝化剂含量检测

      矿物质绝缘油中含有痕量各类硫化物，有些硫化物分子可作为有利的金属钝化剂。而其他硫化物分子则会导致不利于绝缘系统的化学反应，在试验室中则可通过ASTM D-1275测试方法检测出该类硫化物含量。过去通常的做法是用户可拒绝验收未通过该项检测的绝缘油。但近几年来确发现通过ASTM各类检测的绝缘油也导致了变压器及电抗器故障。

      当硫化物由于热发生化学性质改变后，其结果是硫化物与设备内的各类金属(如铜、银)发生化学反应，生成各类具有电导性的硫化铜(一价、二价)产物，从而影响设备绝缘性能。同时产生的一价、二价铜离子也可进入绕组的纸绝缘，并与二价硫离子发生反应后生成导电物质。所有这些存在于纤维素类固体绝缘材料上的导电物质均可导致绝缘失效。迈射智能科技依照ASTM 1275A、1275B及CIGRE推荐方法进行腐蚀性硫检测。

       确定了油中可能存在的腐蚀性硫后，则需要采取相关措施除去该类物质。添加钝化剂可防止腐蚀性硫在导线剂纸绝缘上的沉积，但无法避免对绝缘系统已有的损坏。由于钝化剂会随使用时间的延长而逐渐减少，因而迈射智能科技也开发了相应的定量检测方法以便随时测定绝缘油中钝化剂的含量以维持其在绝缘油中的正常水平。

绝缘油中糠醛含量检测

       构成变压器固体绝缘材料的绝缘纸及纸板，是由未经漂白的硫酸盐纤维素经造纸而成。纤维素分子结构呈链状，是由吡喃葡萄糖单体聚合而成。通常将纤维素分子链包含单体的平均数称为聚合度(DP)。新牛皮纸的聚合度为1000-1300。绝缘纸(板)的机械强度与平均聚合度与纤维素相邻分子链间的交联有关。在热、电等老化因素的共同作用下，纤维素分子链各单体间链接发生断裂，而其聚合度也会下降。中度老化纤维素的聚合度约为500；聚合度低于250的绝缘纸(板)已严重老化；而聚合度低于150的纤维素则基本上已失去其原有机械强度。

       实验室可采用ASTM D-4243测试方法可以测定绝缘纸(板)聚合度。但获取纸样是一项具有破坏性且昂贵的工作，并且需要在设备断电条件下进行，因而通过分析油中溶解的纤维素分解产物(如呋喃类化合物等)进而确定固体绝缘材料的聚合度是当前主要的固体绝缘老化检测技术。纤维素分解产物一部分吸附于纸及纸板，另一部分则溶解于油中。迈射智能科技从油样中分离该类化合物并采用高性能液相色谱分析(HPLC)方法进行分析，可探测到十亿分之一(PPB)的痕量浓度。其中油中糠醛(2-C5H4O2)含量能够体现绝缘纸(板)聚合度，通过了解固体绝缘材料的聚合度，技术人员就可进而分析变压器的负载能力及预期剩余使用寿命。

多氯联苯(PCBs)含量

       多氯联苯(PCBs)由于其良好的化学稳定性、电气性能、耐燃性、高粘性以及高电解常数等优良理化性质，因此是一种使用广泛的工业产品，并曾大量生产并广泛使用。在电力工业领域主要作为电容器及变压器绝缘油。自1966年瑞典研究人员在鱼体内发现多氯联苯后，人们认识到多氯联苯对人类及环境带来的危害。随后世界各国相继限制了多氯联苯的生产及使用。中国自上世纪七十年代起陆续下发了有关管理规定，目前执行的标准是1991年国家技术监督局和国家环保局颁布的《含多氯联苯废物污染控制标准》(GB 13015-91)。国家环保局按照被多氯联苯污染程度不同对电力设备及液体绝缘材料分类(见右图)。因而在处理上述污染的设备或液体绝缘材料之前，需要确定其相应的污染程度。

       迈射智能科技是美国国家授权(NELAC)的多氯联苯指定检测单位，相关检测均按美国环保署8082 测试方法进行检测。样品分析前，首先对各种标准样品进行色谱分析从而获得可辨别且重复性好的色谱图样。通过样品的色谱图与标准图谱进行比对确定样品内所含多氯联苯的类型。最终由专业化学分析人员计算样品中多氯联苯的含量并最终出具检验报告。

• 油中金属含量检测

       液体绝缘材料中金属含量测试目的在于帮助技术人员查明变压器内故障位置。自上世纪80年代引入电力行业以来，目前该项测试已成为提供变压器运行关键数据的测试手段之一。迈射智能科技采用等离子体发射光谱(ICP)结合专门开发的油样前处理技术可快速地完成油中金属含量分析并得到精确结果。目前已广泛用于检测变压器强迫油循环系统中是否存在过量磨损金属颗粒以及OLTC分接开关触头表面状况的评估。

       迈射智能科技通常分析油中的八种金属及非金属含量，分别为：铁、铜、铝、铅、银、锡、锌及硅。也可根据用户要求而检测其他金属。变压器内含有上述金属的部件通常包括：

1.    铝：绕组、静电环及套管；

2.    铜：绕组、铜质部件；

3.    铁：铁芯、油箱；

4.    铅：焊缝；

5.    铅、银、锡、锌：接头、接线片、螺栓及其他附件；

6.    硅：硅油、污垢及灰尘；

采用油中金属含量分析主要用于探测以下故障：

1.    无励磁分接开关触头故障；

2.    电流互感器接触不良；

3.    铁芯接地不良故障；

4.    电涌放电故障；

5.    套管连接故障；

6.    静电环故障；