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變壓器油檢測

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發布時間：2025-09-19 14:55:32 更新時間：2025-09-18 15:10:06

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

變壓器油是電力變壓器的“血液”，承擔著絕緣、冷卻和消弧的關鍵作用。其理化及電氣性能的優劣直接決定了變壓器的運行狀態和壽命。對變壓器油進行定期、系統的檢測，是電力設備狀態檢修（CBM）和預防性試驗的核心環節，是保障電網安全、穩定、經濟運行的技術基石。本文將從專業視角，詳細解析變壓器油檢測的項目、方法、標準及診斷策略。

一、核心檢測依據標準

檢測活動嚴格遵循以下國家及行業標準：

GB/T 7595-2017 《運行變壓器油質量》：指導運行中變壓器油質量監控的權威標準，規定了各項指標的極限值和要求。
GB 2536-2011 《電工流體變壓器和開關用的未使用礦物絕緣油》：規定了新油驗收的標準。
DL/T 596-2021 《電力設備預防性試驗規程》：電力行業執行的規程，詳細規定了變壓器油的試驗項目、周期和要求。
IEC 60422 《Mineral insulating oils in electrical equipment - Supervision and maintenance guidance》：國際電工委員會標準，提供技術指導。

二、變壓器油核心檢測項目與方法

變壓器油的檢測是一個涵蓋電氣、化學、物理多個領域的系統過程，旨在評估油品的當前狀態和預測設備的潛在故障。

（一）電氣性能指標（核心功能評估）

擊穿電壓（Dielectric Strength）
- 檢測目的：衡量變壓器油耐受電應力的能力，即其絕緣強度的直觀指標。是監督油質優劣的首要指標。
- 檢測方法：采用絕緣油介電強度測試儀。將油樣倒入專用測試杯中，杯內有一對標準間距的平板電極。以一定的速率（如2 kV/s或3 kV/s）勻速升壓，直至電極間發生擊穿。重復6次，取平均值。
- 標準要求：根據設備電壓等級不同，要求各異。例如，對于≥72.5kV的設備，運行油擊穿電壓一般要求 ≥40 kV。
介質損耗因數（Tan Delta）
- 檢測目的：測量在交變電場下，變壓器油中泄漏電流與充電電流的比值。它反映了油質的絕緣純度和老化程度。對于監測油質劣化極其靈敏。
- 檢測方法：使用精密介質損耗測試儀，在90℃和工頻（50Hz）條件下測量。
- 標準要求：新油通常要求 ≤0.005（0.5%）。運行油的指標升高，表明油中可能存在極性老化產物、污染物或水分。

（二）理化性能指標（老化與污染評估）

水分含量（Water Content）
- 檢測目的：水分是變壓器油最有害的污染物之一，它會急劇降低油的絕緣強度，加速油和固體絕緣材料（紙板）的老化。
- 檢測方法：
  - 庫侖滴定法（卡爾·費休法）：是目前最常用、最精確的方法，可精確到ppm級別。
  - 紅外光譜法：快速篩查。
- 標準要求：運行油含水量要求通常根據設備類型和電壓等級規定，例如330kV及以上設備要求 ≤10 ppm。
酸值（Acid Number）
- 檢測目的：表征油中酸性產物的含量。油在運行中因氧化會生成有機酸，酸值升高是油質老化的主要標志。高酸值會腐蝕金屬部件，破壞絕緣材料。
- 檢測方法：電位滴定法。用氫氧化鉀異丙醇標準溶液滴定油樣，通過電位變化確定終點。
- 標準要求：運行油一般要求 ≤0.1 mg KOH/g。
界面張力（Interfacial Tension, IFT）
- 檢測目的：測量油與水界面上的張力。油老化產生的極性物質（如有機酸、污泥）會遷移到油水界面，導致IFT下降。它與酸值結合，是判斷油泥生成趨勢的靈敏指標。
- 檢測方法：使用界面張力儀，基于圓環法原理測量。
- 標準要求：運行油一般要求 ≥19 mN/m。
油泥和沉淀物（Sludge）
- 檢測目的：直接測定油中不溶于正庚烷的氧化聚合產物（油泥）的含量。油泥會沉積在繞組和散熱片上，影響散熱和絕緣。
- 檢測方法：通常通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR） 測定抗氧化劑含量（T501） 和氧化值（Carbonyl Value） 來間接評估，也可用正庚烷萃取法直接測量。

（三）色譜分析（故障診斷與預測）

溶解氣體分析（Dissolved Gas Analysis, DGA）

檢測目的：這是診斷變壓器內部潛伏性故障最有效、最核心的技術。變壓器內部不同性質的故障（如局部放電、過熱、電弧）會分解絕緣油和固體絕緣材料，產生特定種類和比例的特征氣體。
檢測方法：使用氣相色譜儀（GC）。取少量油樣，利用頂空脫氣或真空全脫氣法將溶解氣體提取出來，然后通過色譜柱分離，由檢測器（FID、TCD）定量分析。
分析氣體：主要包括氫氣（H?）、甲烷（CH?）、乙烷（C?H?）、乙烯（C?H?）、乙炔（C?H?）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO?）。
診斷方法：
- 特征氣體法：根據主導氣體判斷故障類型（如乙炔是電弧放電的特征氣體；乙烯是高溫過熱的特征氣體）。
- 三比值法（Rogers Ratio / IEC Ratio）：利用五種特征氣體（CH?, C?H?, C?H?, C?H?, H?）構成三對比值，根據比值范圍編碼并診斷故障類型，是國際通用的經典方法。
- 大衛三角形法（Duval Triangle）：一種圖形化診斷方法，對故障類型的判斷更直觀。

三、檢測流程與質量控制

采樣（Sampling）：這是最關鍵的第一步。采樣不當會導致全部檢測作廢。必須使用專用采樣瓶（棕色玻璃瓶），嚴格遵循“全密封采樣”規程，防止油樣與空氣接觸和污染。
運輸與保存：樣品應避光、防震，盡快送達實驗室。做DGA分析時，取樣后應盡量減少震蕩。
實驗室檢測：樣品在恒溫恒濕實驗室中，由經過培訓的專業人員使用經檢定/校準的儀器進行操作。
數據分析與診斷：將原始數據與標準限值對比。尤其對DGA數據，需采用多種方法進行綜合診斷，給出明確的結論（如“正常老化”、“低溫過熱”、“高能量放電”等）和處理建議（如“繼續運行”、“追蹤分析”、“吊芯檢查”）。
報告出具：出具詳細的檢測報告，包含樣品信息、檢測項目、結果、標準限值、結論與建議。報告是設備狀態評估和檢修決策的直接依據。