绝缘油含气量测试仪针管固定装置的研究

摘. . 要：绝缘油含气量是衡量变压器运行性能的重要指标。如果变压器绝缘油含气量超标，会影响变压器的正常运行，甚至引发安全事故。绝缘油含气量的测定，对于消除变压器的潜伏性故障是十分有效的，也是变压器油运行监测中一项必不可少的试验项目。

本文拟研制一个含气量测试仪针管固定装置，用于针管的固定并提高测试的准确性，减少误差。

关键词：绝缘油含气量；针管固定装置；准确性；误差电力系统的安全稳定运行对保障国计民生有着重要的意义，而变压器作为电力系统中的重要组成部分，保障其稳定运行就尤为重要。

当前，坚强智能电网的建设使得 500kV 及以上设备所占的比重不断增加，为了保证供电可靠性以及防止停送电的设备投切冲击对设备的影响，带电检测技术的实时性及精准性要求更为严苛。绝缘油试验作为带电检测的项目之一，是监视充油电力设备安全运行的有效措施。

而含气量的测定是针对500kV及以上主变和高抗器特有的试验项目，用于判断绝缘油中气体总含量是否超标，能够快速发现设备的潜在故障，其意义就更显深远。

变压器油中含气量是指溶解在绝缘油中的气体总含量，主要包括：

O2、N2、CO、CO2 和烃类气体等。一定温度情况下，因有空气的存在会导致绝缘油氧化，反应生成油泥、酸、水等物质，腐蚀内部电气元件，导致内部元件的性能降低，当油中气体含量过大时，这些气体可能在油内聚集形成气泡，尤其是当油温或者压力骤减时，气体极易从油中电离出来形成大的气泡，气泡上浮会引发局部放电，局部放电又会产生气泡，降低绝缘性能，形成闪络，危害设备安全。同时，聚集的气体会油溶解的饱和状态下析出，析出的气体有可能造成继电器的误动作，影响了供电的可靠与稳定性。GB/T7595-2000《运行中变压器油质量标准》中对于 500kV 及以上的变压器、电抗器油中含气量的标准甚为严格，检测周期为每年一次，严格控制变压器、电抗器等充油设备油中的含气量大小。在现场实际作业中，在对变压器等设备充油前，首先要对注入设备前的绝缘油进行油色谱和简化试验，满足注入前的含气量标准。试验合格后还要对变压器进行抽真空并真空注油，以降低变压器器身中的空气含量，从而确保变压器达到投运标准。投运后，由于油温升高导致的绝缘油分解、设备内部发生潜伏性故障、固体绝缘材料的分解等因素的影响，油中含气量会不断增加。由于 500kV 主变及高抗器充油量很大，而当溶解于油中的气体含量（含气量）达到饱和值时，便会析出气体，造成瓦斯继电器动作等事故的发生。综上，绝缘油含气量的测定，对于消除变压器的潜伏性故障是十分有效的，也是变压器油运行监督中一项必不可少的检查内容。

笔者班组所用的绝缘油含气量全自动测定仪采用的检测原理是真空压差法，设备样式如图一。真空压差法其原理是使被检测油样进入仪器脱气室内，在高真空下，使试油中的溶解气体迅速释放出来。

根据试油进入脱气室前后释放气体产生的压力差值，结合室温、试油量、脱气室容积、脱气室温度等参数计算出油中气体的含量，以标准状况下（101.3kPa/0℃）气体对试油的体积分数（%）表示被检测油样中的含气量。真空压差法虽然准确度高，但试验仪器复杂，操作相对繁琐，对于针管的要求也很严格。由于试验标准严苛，因此就要减小甚至避免误差的产生，而误差除了人为因素外，还存在于取样的针管密闭性。首先试验开始就要尽量选取密封性好的 100ml 针管一支，以减小可能带来的误差。随后用待做油样冲洗针管内壁，接着抽取60ml 油样，其中包括清洗脱气室所需油量约 13ml、两次测试所需油量约 42ml。而无论是否在抽取油样过程中保留足够的剩余油样，针管水平放置时都会使得在取样过程中由于针管密闭性不好或人为操作而误入的气泡和油样被一起抽入脱气室内参与分析计算，导致误差增大，影响试验结果。

因此，为了提高准确度，减少误差，笔者拟研制一种针管固定装置的改进装置，不仅可以排除因针管取样过程中误入的气泡对于检测结果的影响，减少误差，提高准确度，并且可以避免玻璃针管的损坏造成试验失败。

图一?绝缘油含气量全自动测定仪????图二?针管横置????图三?针管竖置由图一可以看出，测试仪配套的针管是水平放置于仪器上，针管放置架也是不固定的。因为气体的密度小于油的密度，所以针管横置时，由于人为因素或者针管密闭性问题导致取样时误入的气泡会上浮，如图二，并随着仪器抽取油样的过程参与分析计算，这就会导致产生极大的误差。

我们利用气泡在油品中会上浮的特点，将针管竖置，如图三。

这样即使在存在误入气泡的情况下，也会因为油样处于针管下端而误入气泡停留在油的上表面，从而避免误入的气泡进入仪器内参与分析计算，提高测试的精准度。因此我们拟研制如图四所示的装置，实现针管的固定。

该装置分为左右两节，方便调节尺寸，以适应于不同仪器的尺寸，并通过固定螺丝达到固定目的。同时在固定架内侧还有针管固定环内均设置了缓冲胶垫，可以减轻仪器工作时产生的机械震荡，同时增大摩擦力，有利于该装置在仪器上的固定并且避免了铁架碰碎玻璃针管。

本装置中的针管固定环为可拆卸的，除了可以安装针管固定环，还可以替换成别的零件，如可以挂线的挂钩等，实现该装置的多功能性。

图四?针管固定装置正视图

为了验证研制效果，我们对同一个油样在相同仪器、相同取样针管、相同试验人员的情况下分别采用横置和竖置针管的方式进行了试验对比。我们选取了运行时间较长的 500kV 王石变电站的 2 号主变 A、B、C 三相以及投运时间较短的 500kV 历林变电站 2 号主变 A、B、C 三相，分别测试两次，其结果如表一、表二所示：

相别

结果

A B C

试验次数 1 2 1 2 1 2

横置针管结果 2.8% 3.2% 2.9% 3.1% 2.7% 2.8%

竖置针管结果 2.5% 2.6% 2.6% 2.6% 2.4% 2.5%

表一?500kV 王石变电站 2 号主变 A、B、C 三相绝缘油含气量测试结果（含气量标准为：500kV 主变运行中不大于 3%，红色为试验结果超标）

相别

结果

A B C

试验次数 1 2 1 2 1 2

横置针管结果 2.6% 2.7% 2.5% 2.6% 2.7% 2.7%

竖置针管结果 2.1% 2.0% 2.2% 2.0% 2.1% 2.1%

表二?500kV 历林变电站 2 号主变 A、B、C 三相绝缘油含气量测试结果由表一、表二可以看出无论是老旧设备还是新设备，采用针管竖置方式进行的试验结果总是好于横置时，且横置时有时还会出现不合格的试验结果，因此可以得出结论，针管竖置会避免误差，提高精确度。

综上可以看出，采用针管竖置可以避免因针管密闭性和人为操作而产生的误入气泡的影响，减小误差，提高试验数据的准确度。

参考文献：

［1］ 寄玉玉，王佩，王应高，郑朝晖，张胜寒 .《500kV 变压器油含气量检测及异常分析》［J］. 华北电力技术，2012 (5).

［2］ GB/T7595-2000《运行中变压器油质量标准》［S］［3］ DL T 703-2015 绝缘油中含气量的气相色谱测定法［S］