变压器油常识讲2.doc

变压器油常识讲座 2011.6.21天威保变 质保部 王文昌一、变压器油基础知识1有机化合物概念变压器油是有机化合物。“有机化合物”的“机”指的就是“碳”。“碳”为什么叫“机”呢？没有什么道理，这是中国化学家给起的名字。英文名是organic compound，而organic即“有机”这个词的含义是“器官的、有机体的”，里面并没有单独表达“机”的含义，也没有说“有机就是有碳”。 除变压器油外，绝缘纸和纸板以及其他绝缘材料也是有机物。2氢、碳、氧、氮原子的结构为什么要讲“原子结构”？因为原子结构决定了原子构成什么样的物质。为什么要讲这几个原子的结构？因为有机物主要是由这几个原子构成的。小知识变压器油箱和夹件是由钢材做成的，钢材主要是由铁原子构成的，还含有碳、硫、硅、锰、磷等原子。所以，严格地说，钢材是铁和这后几种原子的合金。铁能够和这些原子结合起来形成强度这么高强度的材料，是由它的原子结构决定的。导体铜是由铜原子构成的，它的纯度很高。少量的杂质原子和铜原子也是以合金的形式存在的。硅钢片是由钢和硅原子构成的。钢的成分上边已讲，那么，硅钢片就是在那些原子里又混入硅原子。有机物和上述几类不一样，它们不是直接由原子构成的，首先是由原子构成分子，分子再构成大分子（例如纤维素的分子量可以高达200万）。2.1 氢原子的结构核内一个质子，核外一个电子。2.2 碳原子的结构碳原子的原子核中有6个正电荷，那么，原子核的外部就有6个电子。其排布方式是：第一层：两个1S电子，各自的自旋方向相反。第二层：4个电子，2S亚层2个，各自的自旋方向相反；2P亚层2个，没有配对，同向各自旋转。2.3 氧原子的结构核内8个正电荷，核外8个电子，即比碳原子多两个。所以：第一层：两个1S电子，各自的自旋方向相反。第二层：6个电子，2S亚层2个，各自的自旋方向相反；2P亚层2个，配对，各自的自旋方向相反；第5个第6个，没有配对，同向各自旋转。2.4 稳定结构对于绝大多数原子而言，当最外层的电子为8个时，才最为稳定（惰性气体除氦外全是这样）。碳原子也不例外。它有再结合4个电子而成为8电子层的倾向。氧原子有再结合2个电子而成为8电子层的倾向。3有机化合物的形成3.1 简单的有机化合物甲烷。哪个原子最容易和碳原子结合呢？氢原子最容易，它的原子核外边只有一个电子。照这个规律，碳原子应该结合4个氢原子才达到8电子稳定结构，于是就得到甲烷：CH4。应该指出：刚才所讲2S亚层2个电子，各自的自旋方向相反；2P亚层2个电子，没有配对，同向各自旋转，在和氢原子结合的过程中，2S亚层的2个电子分离开来，和2P亚层上的2个电子完全一样了。（氧原子结合两个氢原子达到8电子稳定结构，即成为水H2O，但水不是有机物。）乙烷。碳原子和碳原子也能结合，于是就形成其他化合物，乙烷就是最简单的碳原子和碳原子的结合物：CH3CH3，可以理解为两个甲烷分子个失去一个氢原子后的结合。以上两个属于烷烃。乙烯：乙烯中只有4个氢原子，碳和碳再互相结合，也是形成了8电子稳定结构。那么，得到双键：CH2=CH2CHCH乙炔：只有2个氢原子，形成三键。 环戊烷： 为环烷烃。 苯： 为芳香烃。 3.2复杂的有机化合物种类很多，可能已经超过100万种。前述两个碳原子结合，叫“乙”，照此类推，就有丙、丁、戊、己、庚，等等，超过癸之后，就有十一、十二等等，分子式如：CH3-CH2-CH2n-CH3而环烷烃和芳香烃也已有很复杂的结合形式。 R R 其中R为烷烃去掉一个氢原子剩余的部分。4变压器油化学组成4.1石油的成分石油天然气 C1C4 常温下是气体；汽油 C5C12 馏程40200；煤油 C11C16 馏程200270；柴油 C15C18 馏程270340；润滑油 C18C24 馏程340400以上。4.2 变压器油的成分变压器油就是由润滑油精制而成的。它的主要成分和石油一样有以下三类物质,也就是上面给出结构式的三大类物质（当然微量杂志是必然会有的）：（1）烷烃变压器油中的烷烃碳原子数大约在1824之间。烷烃含量大约占25%60%。值得说明：上述像乙烯那样的双键化合物和像乙炔那样的三键化合物，也有含十几个碳的，但变压器油里不含长链烯烃和炔烃。（2）环烷烃当烷烃的分子链比较长时，会形成环烷烃。五、六元环是最为常见的，因为容易成环并且稳定。但是，仅仅有一个五、六元环，还够不上变压器油（例如环己烷就是一种溶剂）。而是在环上还有其他基团，比如R基，“R”里可能有十几个碳原子。环烷烃含量大约占30%60%。（3）芳香烃最简单的芳香烃是苯。设想一下环己烷少了6个氢原子，那么，每个碳原子只有一个氢原子，另外3个电子都要和相邻的碳原子共用，这就是苯的结构。和环烷烃类似，简单的苯成不了变压器油，它身上也接有各种基团，或者几个苯环连接起来。芳香烃含量大约占3%15%。4.3 全部化合物数量美国的化学机构研究过变压器油的化学组成，报道说含有2900多种化合物。4.4 石蜡基油和环烷基油烷烃又叫“石蜡烃”，所以含烷烃多的油被称为“石蜡基油”。一般说来，含环烷烃40%以上、烷烃50%以下的油常被称为环烷基油，而其他的油则称为石蜡基油。二者的主要区别：石蜡基油容易凝固；石蜡基油易于吸潮。环烷基油则不然。小知识：其他油类都是什么物质?可食用的动植物油和不可食用的植物油都是甘油酸酯。可食用的是很常见的。不可食用的例如蓖麻油（非干性油）、桐油（干性油）。人工合成的酯类例如磷酸酯、邻苯二甲酸酯（网上批评的用于儿童玩具的塑料或橡胶增塑剂）也被称为油类。4.5 分子的极性 像前述各种原子和甲烷正负电荷中心重合，分子没有极性的。而好多原子结合成分子，虽然正负电荷数量相等，但正负电荷中心就有可能不重叠了，总体上虽然没有带电，但已经有极性了，比如分子的一端显出正电、一端显出负电。5变压器油标准和牌号5.1 标准IEC296:1982 GB2536-1990IEC60296:2003 GB2536-20055.2牌号各国的编号方法不统一。GB2536-1990是以凝点为基础的，如凝点低于-10的变压器油牌号为DB-10，低于-25的变压器油牌号为DB-25，低于-45的变压器油牌号为DB-45，其中“D”代表“电力用油”，“B”代表“变压器油”。而在IEC60296:2003中，“凝点”一项不再采用，只保留了“倾点”。并且，IEC 602962003对变压器油的编号办法作了规定，要求编号中体现是否含有阻化剂并标明最低冷起动温度，用“U”（uninhibited）表示未阻化变压器油,用“T”（trace inhibited）表示微阻化变压器油，用“I”（inhibited）表示阻化变压器油，标准建议倾点比最低冷起动温度至少低10。由于倾点一般比凝点高3，那么，对于我国的阻化变压器油来说：DB-10 DB-25 B-45对应的倾点 -7 -22 -42最低冷起动温度 3 -12 -32所以三种油的新编号应分别为I3、I-12和I-32。6. 变压器油在变压器中的作用6.1绝缘相对介电系数：两个带电点在绝缘材料中的相互作用力，比在真空中小r（静电单位制）倍；装有绝缘材料的电容器的电容，比真空电容大r（米千克秒制）倍。说明绝缘材料在电场下的极化特性。（乙醇的r为25.7；水的为81.5）。作为绝缘材料，r不能太大，作为储能元件的电容器，r不能太小。怎么反映它的绝缘性能好呢？4个参数都比较好。电阻率比较大，高达1013cm；相对介电系数不算大，2.2；介质损耗系数比较小，小于0.5%；击穿电压比较高，6万伏以上。6.2 散热 较历史上绝缘液体不差。二、变压器油技术指标 未使用过的变压器油技术要求及试验方法（IEC 60296:2003）性能试验方法单位要求1功能特性粘度（40）GB/T 265mm2/s12粘度（-30）(1)GB/T 265mm2/s1800倾点(1)GB/T 3535-40水含量IEC 60814mg/kg30(2)/40（3）击穿电压GB/T 507kV30/70(4)密度（20）GB/T 1884或ISO 12185g/mL0.895介质损耗因数（90）GB/T 5654或IEC 616200.0052精炼/稳定性外观清澈透明，无沉淀物和悬浮物酸度IEC 62021-1mgKOH/g0.01表面张力GB/T 6541mN/m无通用要求（5）总硫含量BS 2000第373部分或ISO 14596无通用要求腐蚀性硫DIN 51353无腐蚀性抗氧添加剂(U)未阻化油IEC 60666%检测不出(T)微阻化油0.08(I) 阻化油0.080.402-呋喃甲醛含量IEC 61198mg/kg0.13 运行性能氧化稳定性总酸度IEC 61125（方法C）试验时间：(U)未阻化油：164h(T)微阻化油：332h(I)阻化油：500hmgKOH/g1.2油泥%0.8介质损耗因数（90）GB/T 56540.500析气性IEC 60628（方法A）L/min无通用要求4健康、安全和环境性能（HSE）闪点GB/T 261135稠环芳烃含量BS 2000第346部分%3多氯联苯含量IEC 61619%检测不出（1）把倾点定为-40的原因是：-30是变压器的最低冷起动温度，可根据每个国家的气候条件进行调整，倾点应当比最低冷起动温度低至少10。1.运动粘度 液体受外力作用移动时，分子间会产生内摩擦，表现出具有粘度。从化学上讲，这种内摩擦力就是分子间的相互作用力。变压器油是一种液体，因而也具有粘度这一性质。 变压器油粘度的表示方法有多种，现国标规定的是运动粘度。国外尚有采用赛氏、雷氏和巴氏等粘度的，这些粘度也都是条件粘度，可按公式换算为运动粘度4。 运动粘度又称动粘度或内摩擦系数，是液体的动力粘度与同温度下液体密度的比值，用符号表示。由于粘度受温度影响明显，故提到粘度时必须指明温度。温度t()的运动粘度以t表示。 IEC60296:2003规定40下的运动黏度12mm2/s 2倾点尽管IEC 602962003取消了“凝点”而只保留了“倾点”,但要想对倾点进行说明，却不能不涉及变压器油的凝固。如前所述，变压器油是一种复杂的混合物，因而它不可能有确定的凝点。但若给变压器油降温，它必然逐渐变粘稠，流动性逐渐降低，最后完全不能流动，成为固体。为了表征油品的这一性质，人们提出了倾点的概念。所谓油品的倾点是指油品在规定的试验条件下，凝结为固体后，在室温下放置5s，又熔为液体，发生流动的最低温度。倾点又称流动点，二者均译自英文“pour point”。IEC60296:2003规定倾点-40（因为最低冷起动温度推荐为-30）。3.含水量水分影响绝缘材料的老化速度和绝缘性能，对于变压器油来说也是如此。在温度高达30多度、湿度高达70%以上的湿热条件下，水在各种油品中的溶解度可达5070mg/kg。这个量尽管不大，却能大大降低油的击穿电压。若含水量继续升高，油将发生乳化，丧失绝缘性能。为此，生产和使用油的部门都必须严格控制含水量。一定要知道：随着温度的升高，水在油中的溶解度是升高的。在这种情况下，水是溶质，油是溶剂。真空脱水脱气时加一加热，是为了降低油的黏度。而不是靠温度将水蒸发掉。IEC60296:2003规定新油含水量30mg/kg。4击穿电压击穿电压和试验条件紧密相关，这些条件包括：施加电压的波形、频率、峰值因数、试验变压器的短路电流、电极的形状、电极间距离、电极表面状况、油杯容积、升压速度、试验时的温度、湿度。由于平行试验分散性大，故一般要做几次试验，取所有结果的平均值。这样从油倒入油杯到首次击穿的时间、每次间隔的时间、间隔期间内是否搅拌油样也都影响试验结果，成为必须严加控制的试验条件。在所有这些条件中，电极的形状、电极间距、电极表面状况对试验结果影响最为明显。可以说，不指明试验方法的击穿电压、不严格按规定条件测定的击穿电压是毫无意义的。IEC60296:2003规定新油击穿电压30kV,试验室处理后70kV。5. 密度 变压器油单位体积的质量称为变压器油的密度，其单位为g/cm3或kg/m3，以表示。由于油的密度受温度影响较大，提到密度必须指明温度。温度t的密度，以t表示。IEC60296:2003规定的密度为20的密度，因此以20表示。测定变压器油的密度在生产实际中有重要意义。一是根据密度的变化看是否发货发错了；二是控制变压器油密度不得过高。若变压器油密度过高，比如高于标准要求的0.895 g/cm3，那么当油温低达0及以下时，它就会高于冰的密度，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2。因此，对于变压器油来说，只要不影响油的其他性质（如闪点），密度低一些为好。 IEC60296:2003规定油的密度0.895g/mL。6介质损耗因数（tan）由于少量自由电荷和极性分子的存在，在高场强下，变压器油不仅通过电容电流，还通过电导电流和极化电流，消耗有功功率，这种现象被称为变压器油的介质损耗。 三种电流的概念：传导电流：由于带电粒子的定向移动造成。位移电流：一个假设的电流。打比方，当电容充电时，不断有电子涌入电容两板，但电容两板之间却没有电流流动，因为电容相当于开路，电流在两板之间“断开”了。为了让电流连续下去，不妨假设电容两板之间仍然有电流流动，这就是位移电流。极化电流：当介质被极化时，原本呈电中性的粒子的正负电荷被拉开，在拉开过程中正、负电荷产生位移，也就是有电流，这就是极化电流。衡量变压器油介质损耗的大小常用介质损耗因数（tan）。电容电流的相位比电压超前90度角，而由电容电流、电导电流和极化电流三者构成的总电流不是超前90度角，只是超前（90-）度角，即滞后于电容电流度角。被称为介质损失角，其正切tan为有功电流与无功电流的比值，称为介质损耗因数。变压器油的介损和变压器、互感器、套管的介损具有相同的物理含义。给极板（导体）加个电压，作为绝缘材料会有微小电流通过，为什么电流的相位比电压超前90度呢？因为电容器的电流： I=dq/dt=Cdu/dt是一个变化率，二者是导数关系。因为电容器漏电和极化，极板上的电荷聚集得不那么快，所以才不是正好超前90度。那么，到底超前多少度呢？90度减去滞后的角度就是实际超前度数。滞后的是多少度？比如IEC60296：2003规定新油介损值不大于0.5%，即0.005，求0.005的反正切，即arctg=0.286（度），那么超前角度是89.714度。 相当的时间：交流电变化一周需要50分之1秒，即0.02秒，电流超前电压90度，即4分之1周，也就是0.02/4=0.005秒即5毫秒。一周360度，1度相当于0.02/360=0.0000555秒，滞后0.286度，相当于0.00005550.286=0.0000158秒=0.0158毫秒，实际超前4.9842毫秒。7酸度（也叫酸值） 变压器油的酸度是指中和1g试油中的酸性组分所消耗的氢氧化钾的毫克数。由于油中的酸不是单纯一种，且分子量不同，因而无法将氢氧化钾的毫克数换算为酸的毫克数，只能以mgKOH/g表示。显然氢氧化钾耗量越大，含酸就越多。变压器油中所含酸性物质为无机酸和全部有机酸的总和，有些国家把酸度称为总酸度。新变压器油的酸度一般都很小，随着保管和运行时间的增长，变压器油的酸度会越来越高，这也就是通常所说的酸败，其实质是某些原子团被氧所氧化而成为酸性基团，因而用酸度判断油的老化程度是非常灵敏的。IEC60296:2003规定新油的酸度0.01mgKOH/g。8界面张力 变压器油的界面张力是指变压器油与纯水之间的界面所具有的张力。由于油分子与水分子极性不同，并且水的密度大于油的密度，当将二者注入同一个容器中时，水总是在下，油总是在上，两相之间存在着一个明显的界面。在每一相的内部，每一个分子受到周围分子作用的合力为零，宏观上不存在力场。而处于界面上的分子，一侧受到同相分子的作用，另一侧受到异相分子的作用，并且异相分子的作用力小于同相分子的作用力，从而在构成界面的两相表面上便各自形成一种具有收缩趋势的宏观力，这就是界面张力。通常用单位长度上的力来衡量界面张力的大小，其单位为mN/m。由于界面张力受温度影响明显，所以提到界面张力必须指明温度。一般情况下，各标准、文献中出现的界面张力都是25下的界面张力。 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之间的作用力越小，界面张力就越高。如15.8.1所述，极性分子的存在使得高场强下的变压器油通过极化电流，消耗有功功率，因此，人们希望变压器油中的极性分子尽可能少一些，相应地，也就希望变压器油的界面张力尽可能高一些。GB 2536-1990规定新变压器油的界面张力不得小于40mN/m，而IEC 60296:2003对界面张力“无通用要求”，同时在注释中说明：“在用作通用要求的场合，推荐最小值为40mN/m。” 9总硫含量和腐蚀性硫总硫含量是指变压器油中含有的各种有机硫化物（organo-sulfur compound）的总和。这些物质可能会腐蚀金属。有证据表明，投运时总硫含量高的变压器油，随着运行年限的增加，油中铜的含量不断增高，从而导致油的电阻率下降。这一现象的机理是：铜线受到有机硫化物的腐蚀，铜锈脱落到油中，增大了油在直流电场下的电导电流。在石油的炼制过程中，人们总是想办法把它们脱除。 IEC60296:2003对此：无通用要求。腐蚀性硫是指变压器油中含有的对钢、铜和银（开关触头用）有很强的腐蚀作用的硫化物。这些硫化物不仅腐蚀金属，对绝缘材料也有很强的腐蚀作用，对充油电气设备危害极大，在变压器油中是不允许有的，因此：IEC 60296:2003对腐蚀性硫的规定为“无腐蚀性”。10抗氧化添加剂含量这是炼油厂做的项目。不加抗氧剂老化得很快。分三种：CH3不加；少量加：0.08%； OH CH3CH3加入：0.08%0.40% C C CH3加入的多是：2，6二叔丁基对苯甲酚： H3C CH3 CH3 112- 呋喃甲醛含量 O H CH2OH O COH HO H H H OH OH OH 糠醛 H 右旋葡萄糖 C6H12O6碳水化合物的来历这个名字是学名，由于最早被发现于米糠之中，所以也叫糠醛。纯净的糠醛在室温下为无色液体。糠醛的工业用途很广，在炼油行业它被用于精制电力用油，这也就是所谓溶剂精制。作为溶剂，糠醛对油中理想组分（有利于油的各项性能指标的组分）溶解能力并不强，但对一些非理想组分（不利于油的各项性能指标的组分，例如环烷酸、多环短侧链的芳香烃和环烷烃、杂环化合物、沥青等）却有着较强的溶解能力。将糠醛按一定比例和油混合，油中的这些非理想组分就会溶解到糠醛之中。糠醛密度1.598g/mL，沉到下部，将糠醛和油进行分离，便达到对油进行精制的目的。 依靠糠醛和油的自然分层，虽然实现了对油进行精制的目的，但必然也会有少量糠醛残留于油中，这是人们所不希望的。为此，在精制之后，还要对油进行重蒸馏，以尽可能脱除残留糠醛。所以，IEC 60296:2003规定新油中糠醛含量不得大于0.1mg/kg。 随着变压器运行年数的增加，变压器油在不断老化，老化产物不断增加，但是却不会生成糠醛，油中糠醛含量不应该发生变化。但实际上糠醛含量却在不断升高。新生成的糠醛来自于绝缘纸板的老化。绝缘纸板的化学成分为纤维素，纤维素是由多个葡萄糖分子构成的分子量高达一百万至二百万的大分子化合物，其老化过程是一个脱水降解过程，在最终水解为葡萄糖的漫长而复杂的化学反应中，生成和葡萄糖分子结构（见前面结构式）相似的副产物糠醛是比较容易的，并且，老化程度愈深，糠醛含量愈高。因此，依据运行油中糠醛含量可以大致判定变压器绝缘的老化程度。 12. 氧化稳定性通氧气、加热一定时间后测油的酸值、沉淀物、介损。按IEC61125,加抗氧化剂的油加热500h。IEC60296:2003规定：酸度1.2mgKOH/g；沉淀物0.8%；介损0.500。13 析气性在电场作用下变压器油吸收或放出气体的能力，称为变压器油的析气性。这一定义是和试验方法紧密相关的。变压器油有很强的吸气能力，若含气量未饱和，则势必继续吸气，若含气量达到饱和或过饱和，在温度、压力发生变化时，就可能放出气体，似乎不存在某种油是吸气、某种油是放气的析气属性。然而试验方法都规定析气性试验要在某种气体和为该气体所饱和的油两相共存的电极系统中加电压进行，这就将含气量状态限定在了饱和点上。在饱和点上，在高压电场中，油品的吸气或放气不是溶解或释放，而是化学结合或裂解。 这样，析气性就有正有负，用油吸收或放出气体的速率去衡量，单位为L/min，放气为正，吸气为负。不少国家的标准都规定，变压器油的析气性不得大于某一正值。由此可以看出，他们是希望变压器油有一定的吸收气体能力，而不能放出过多的气体。IEC60296:2003对析气性没有具体要求。克炼指标：+5L/min。14. 闪点 变压器油虽不是易燃油，但毕竟是可燃液体，在遇到明火时存在着着火爆炸的危险。为此，需要测定变压器油的闪点。所谓闪点就是在规定条件下将油品加热，油蒸汽与空气的混合物遇明火发生燃烧的最低温度。很明显若油中易挥发组分多，油品的闪点就低，反之就高。 IEC60296:2003规定：闪点135。15. 稠环芳烃含量稠环芳烃就是很多个苯环连在一起的芳香烃。开始时讲过，各种变压器油含芳香烃的比例大约为3%15%。在这些芳香烃中，一定会有一定比例的稠环芳烃。芳香烃提高油的吸气性，增强油的抗氧化能力，但某些稠环芳烃却是致癌物。所以，控制这个指标是从保护人体健康考虑的。IEC60296:2003规定的试验方法是BS2000第346部分，稠环芳烃含量3%。16多氯联苯含量 多氯联苯的英文缩写为PCB，来自于英文polychlorinated biphenyl,实际是“多氯二联苯”,在没必要和多氯三联苯加以区别时，也可以叫多氯联苯。联苯由苯经热裂脱氢而成，其分子结构为两个苯环通过各自的一个碳原子形成共价键而联到一起。因此，联苯上还有10个氢原子，容易进行氯代反应，反应的生成物即为多氯联苯。但是，在这个化学反应中，要想得到单一的氯代联苯并不容易，而常常是得到十类联苯，即一氯联苯、二氯联苯十氯联苯。在每一类联苯中，分子式相同而氯原子位置不同的同分异构物又有多种。因此，多氯联苯有很多同系物。从理论上讲，应该有209种多氯联苯，但到目前为止，人们通过试验验证的总共有133种。 多氯联苯不是在自然界被发现的，而是人工合成出来的。由于它集化学稳定性、不可燃性和突出的绝缘性能于一体，因此自上个世纪三十年代开始即被大量地用作变压器等电气设备的绝缘液体。可是，正是因为其化学稳定性高，以及在除电力行业之外的其它行业的使用中管理不善，多氯联苯在被广泛应用五十多年后，导致全球环境中都有其痕迹的出现，并且对人体的危害也表现得日渐突出。它伤害人的皮肤、肝脏，还可导致慢性中毒症状。因此，测定变压器油中多氯联苯含量，目的就是防止在用多氯联苯的混入。IEC60296:2003的规定当然是“检测不出”。 17. 含气量 不是IEC60296：2003规定的项目，属于特殊试验项目。咱们厂多年来一直在测这个项目。在后一节介绍指标。变压器油中的含气量是指溶解在油中的所有气体的总量，用气体体积占油体积的百分数表示。变压器油溶解气体的能力是很强的，常温常压下可达12%，其中氧气占28%，氮气占71%，这一比例和空气中氧气占20%、氮气占79%的比例略有不同。氢、烃类气体只是在对变压器做试验时以及在变压器运行中，由变压器油裂解而生成，一氧化碳和二氧化碳是在固体绝缘自然劣化和遭到破坏时被释放到油中。这些气体的生成量在变压器出现严重故障时顶多为万分之几,而在油中的溶解度比空气还高得多。新变压器油中不含氢和烃类气体，所以通常所说的含气量实际上是指空气含量。18杂质颗粒含量 特殊试验项目。杂质颗粒降低油的击穿电压，在变压器里降低局部放电起始电压，危害很大。定义：变压器油单位体积中所含颗粒的数目称为变压器油的颗粒含量，常用每100mL油中的颗粒数，即个/100mL表示。指标见后。 19油流带电度也是特殊试验。单位体积变压器油所产生的电荷量称为油流带电度，以C/m3或pC/m3表示。在测试上往往不是直接测电荷量和体积而是测静电电流平均值和流量平均值来求带电度的。没有指标规定。三、进厂检查和工序检查 倾点、闪点，后来追加介损。合格后，用油泵将油从油罐车抽到净油站的储油罐里，过滤合格后注入变压器。注入变压器后，500以上的产品还要热油循环。一般检测油的含水量、含气量、击穿电压、介质损耗因数和颗粒含量。发运油在发运前还要再测一次击穿电压和介损，合格才可出厂。当然，带油运输的变压器就不需要再检测了。状态电压含水max含气max介损maxUbmin颗粒max闪点min倾点max进厂0.3%135-22过滤后500kV10ppm2%0.5%60kV750kV8ppm2%0.5%70kV900个/100mL热油循环后500kV10ppm0.5%0.5%60kV1500个/100mL750kV8ppm0.5%0.5%70kV900个/100mL出厂油330、500kV0.5%60kV750kV0.5%70kV出厂油都要做色谱分析，看有没有乙炔。四、故障气体的产生和油中溶解气体组分分析1. 组分气体（故障特征气体）是怎么产生的相对于人们的期望而言，有机绝缘材料的耐热性总是有限的。变压器所用油-纸绝缘为A级绝缘，运行温度为105。超过这一温度，或者宏观上虽然未超过这一温度，但微观上变压器油分子获得的能量（例如高能量放电）足够高，变压器油分子中共价键就要断裂。C-H键断裂，氢原子结合就生成氢气；CC键断裂，会重新组合成C-H键、CC键、CC键、CC键，再结合上氢原子，就会生成甲烷、乙烷、乙烯、乙炔。在这些烃类气体中，键数越多的，是由断裂时得到的能量越多的原子所形成的，例如，乙炔的形成一般需要8001200的高温，或者形成于电弧放电的过程中。而一氧化碳和二氧化碳大多形成于纸绝缘的过热故障。在变压器发生故障时，或者虽未形成故障但存在轻度局部放电或局部过热时，除了产生上述含有一个和两个碳原子的烃类分子外，还会生成含有三个或四个碳原子的烃类，以及含碳原子更多的烃类。2. 色谱分析的含义 是很早以前波兰化学家发现的一种方法。这位化学家在分离植物色素时发现混合色素经过一些物质后，各种颜色就被分离开了。所以叫色谱。现在推广到很多需要分离的场合。3. 故障判断 （1）新变压器定性判断故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4,C2H4H2，C2H6油和纸过热CH4,C2H4，CO，CO2H2，C2H6油纸绝缘中局部放电H2，CH4, COC2H2，C2H6，CO2油中火花放电H2，C2H2油中电弧H2，C2H2CH4,C2H4，C2H6油和纸中电弧H2，C2H2，CO，CO2CH4,C2H4，C2H6注：进水受潮或油中起泡可能使氢含量升高。上表中的规律： 凡是伤害到纸的，都有一氧化碳和二氧化碳产生。 凡是较大的放电，都有乙炔产生。（2）特征气体注意值新变压器油中特征气体即使产生也很少。当有少量特征气体时，仅凭这一点能不能判断变压器有故障呢？不敢肯定。实际上，很多情况下，是绝缘试验发现有问题、色谱分析又发现有特征气体才敢判断变压器有故障；在空载运行、温升试验后发现有特征气体，常常并不是变压器有什么问题。也就是说，正常运行的变压器，它的油中是可以有少量特征气体的。所以标准中规定了注意值。 特征气体含量注意值（简化举例） 体积ppm产品类型特征气体330kV及以上220kV及以下变压器（电抗器）总烃150150乙炔1（1）5氢150150绝对产气速率（每天产气的毫升数）注意值 mL/d特征气体产气速率总烃12乙炔0.2氢10也就是说，只要没到注意值，就不用担心。 （3）三比值判断法国标（GB/T7252-2002）指出：只有根据气体各组分的上述两个注意值有理由判断设备可能存在故障时，气体比值才是有效的。对气体含量正常、且无增长趋势的设备，比值没有意义。所以，这种判断方法不好用于新变压器。下面介绍三比值法的基本用法。 完全是人们的经验总结，没有任何理论依据。编码规则气体比值范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.10100.11100131213222 故障类型判断方法编码组合故障类型判断故障实例（参考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低温过热（低于150）绝缘导线过热，注意CO和CO2含量和CO2/CO值。20低温过热（低于150300）分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁芯多点接地等。21中温过热（低于300700）0，1，22高温过热（高于700）10局部放电高湿度、高含气量引起油中低能量密度的放电。20，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电。20，1，2低能放电兼过热10，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路，相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引线对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等。20，1，2电弧放电兼过热三比值法计算和判断举例例1 2008.8.30 11：30从1000kV产品20081S01上部取样口取油样做色谱分析结果如下（单位：L/L）：C2H2：1.69； C2H4：0.34； CH4:0.50; H2：7.7； C2H6：0三个比值是：C2H2/ C2H4= 1.69/0.34=4.97 3编码2；CH4/ H2=0.5/7.7=0.06 0.1编码1；C2H4/ C2H6=0.34/0 无意义。所以就不能用三比值法判断。例2 同上产品，当天晚上8点从顶部放气孔取油样做色谱分析结果如下（单位：L/L）：C2H2：43.28； C2H4：6.46； CH4:6.36; H2：50； C2H6：0.36三个比值是：C2H2/ C2H4= 43.28/6.46=6.7 3编码2； CH4/ H2=6.36/50=0.13 0.1但1，编码0；C2H4/ C2H6=6.46/0.36=17.9 3 编码2。查故障类型判断表，2 0 2 为低能放电，可能是：引线对电位未固定的部件之间连续火化放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电。这个判断还是很正确的。实际上的中压引线放电是高能放电，但由于产生气体被窝住没有全出来，所以判断为低能放电。而静电屏小辫的放电