油液檢測(cè)與分析

     油液檢測(cè)與分析是用于確定與電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)或潤(rùn)滑系統(tǒng)有關(guān)設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)技術(shù)，通常包括三個(gè)方面：油液狀態(tài)、油液系統(tǒng)狀態(tài)和設(shè)備自身狀態(tài)。通過絕緣油油質(zhì)分析、油中溶解氣體分析、糠醛、抗氧化劑含量等分析可以對(duì)充油類高壓電力設(shè)備絕緣狀態(tài)及運(yùn)行狀況得以充分了解；而通過對(duì)潤(rùn)滑油中的磨粒分析，可定性和定量評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的磨損，早期發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備故障。通過定期油液檢測(cè)與分析還可發(fā)現(xiàn)和糾正不合理的維修和運(yùn)行習(xí)慣。

l 絕緣油檢測(cè)

當(dāng)今的大型高壓/特高壓電力設(shè)備(如變壓器、電抗器等)內(nèi)部仍多采用傳統(tǒng)的油紙絕緣系統(tǒng)，由于變壓器油品質(zhì)純凈，并具有非極性分子結(jié)構(gòu)和良好的絕緣性能，所以在變壓器中主要起到絕緣、冷卻和消滅電弧的重要作用，為確保充油類高壓電力設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行且降低維護(hù)成本，就必須通過一系列理化及電氣性能測(cè)試以保證變壓器絕緣油質(zhì)量。

目前在用的變壓器油主要是礦物油，礦物油是石油餾分，而用于變壓器油的礦物油，大部分屬于環(huán)烷基油(naphthenic Oil)，環(huán)烷基油的特點(diǎn)是傾點(diǎn)較低、黏度指數(shù)較低。傾點(diǎn)低的好處是可以用于較低的溫度，黏度指數(shù)低，在溫度變化時(shí)，油的粘度變化較大。石蠟基油(Paraffinic Oil)也是礦物油的一種，但散熱性比環(huán)烷基油差。

邁射智能科技擁有逾四十年有關(guān)液體絕緣材料試驗(yàn)及分析領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)論是礦物油、硅油、植物油、難燃類碳?xì)浠衔锘駻skarel，邁射智能科技均可提供所有測(cè)試的技術(shù)支持及相關(guān)指導(dǎo)。

變壓器油的絕緣強(qiáng)度及冷卻能力因其老化程度而有較大差異。其主要老化因素如下：

•  氧化：變壓器油氧化后生成諸如有機(jī)酸、酯、酚類化合物，并最終生成油泥。油泥不僅顯著降低絕緣油的絕緣強(qiáng)度，且直接影響變壓器的散熱能力。
•  污染：變壓器油受到污染后，其絕緣強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生顯著變化。其中最常見的因素是水分。此外，游離的纖維素、金屬顆粒等均會(huì)使絕緣油發(fā)生劣化。
•  熱老化：負(fù)荷升高及/或環(huán)境溫度升高造成變壓器油溫生高將加速絕緣油的老化進(jìn)程。

顏色和外觀

      對(duì)油的外觀檢驗(yàn)采取目測(cè)法。純凈的變壓器油外觀為淡黃而略帶微藍(lán)色，清澈、透明、無(wú)可見懸浮物和機(jī)械雜質(zhì)等任何異物；油中如存在彌散狀態(tài)水分時(shí)，將失去應(yīng)有的透明度，顏色由黃變白；而當(dāng)油中產(chǎn)生老化物時(shí)，隨老化程度不同，油色逐漸變深、變暗，逐漸失去透明，以致出現(xiàn)絮狀物和油泥。

擊穿電壓

       對(duì)變壓器油均勻施加電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時(shí)，變壓器油遭受破壞而失去電阻、伴隨著電弧的產(chǎn)生而發(fā)生導(dǎo)電，該電壓值即為變壓器油的擊穿電壓。油的擊穿電壓是通過油的耐受電場(chǎng)能力反映油、特別是新油被污染情況和潔凈程度的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。

含水量(卡爾·費(fèi)休法)

      水分影響絕緣油的老化速度和絕緣性能。邁射智能科技采用完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的卡爾·費(fèi)休滴定計(jì)確定油中的水分含量。

酸值

       變壓器油中所含的酸性物質(zhì)為無(wú)機(jī)酸和全部有機(jī)酸的總和。隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，變壓器油的酸值會(huì)逐漸升高，因而采用酸值判斷油的老化程度非常靈敏。

界面張力(鉑絲環(huán)測(cè)定法)

       變壓器油的界面張力指變壓器油與純水間界面所具有的張力。變壓器油所含極性物質(zhì)(親水性物質(zhì))越少，油分子的極性越小，處于界面上的油分子和水分子間的作用力越小，因而界面張力越高。變壓器油受到極性物質(zhì)污染后，界面張力顯著下降。而運(yùn)行中的變壓器油隨著老化產(chǎn)物的不斷增加，界面張力會(huì)越來(lái)越低。由此可見，界面張力從極性物質(zhì)含量高低的角度反映了油品的優(yōu)劣和老化程度。

顆粒度

      絕緣油中存在的顆粒物有很多來(lái)源，設(shè)備本身可能含有從生產(chǎn)中帶來(lái)的顆粒物；絕緣油處理過程中沒有適當(dāng)過濾而帶入的顆粒物；設(shè)備磨損、油以及絕緣材料老化都會(huì)在電力設(shè)備運(yùn)行期間產(chǎn)生顆粒物；高于500℃的局部過熱也會(huì)形成碳化的顆粒物；這些懸浮顆粒物對(duì)絕緣油電氣絕緣強(qiáng)度的影響是隨顆粒總類(金屬、纖維以及油泥等)和水分的含量而定的。

閃點(diǎn)

      絕緣油由于放電而被擊穿或長(zhǎng)期暴露在非常高的溫度下可能產(chǎn)生足夠多的低分子量的碳?xì)浠衔?，這些碳?xì)浠衔镌斐闪私^緣油閃點(diǎn)的下降。低的閃點(diǎn)表明絕緣油中存在揮發(fā)性可燃產(chǎn)物。這些可燃產(chǎn)物可能是由于溶劑污染形成的；但在某些情況下，是由于發(fā)生了強(qiáng)烈的火花放電而造成。

密度

       變壓器油密度指某一溫度下相同體積的油水重量比值。測(cè)定變壓器油的密度在生產(chǎn)實(shí)際中有重要意義，運(yùn)行中控制變壓器油密度不得過高。如高于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.895 g/cm³，則在極低溫度下運(yùn)行或停放的充油設(shè)備中就有可能出現(xiàn)浮冰。因此，對(duì)于變壓器油來(lái)說(shuō)，在不影響油的其他性質(zhì)(如閃點(diǎn))條件下，密度低一些為好。

油泥

      用于檢查運(yùn)行油中尚處于溶解或膠體狀態(tài)下在加入正庚烷時(shí)，可以從油中沉析出來(lái)的油泥沉積物。由于油泥在新油和老化油中的溶解度不同，當(dāng)老化油中滲入新油時(shí)，油泥便會(huì)沉析。油泥沉積會(huì)影響設(shè)備的散熱性能，還對(duì)固體絕緣材料和金屬造成嚴(yán)重的腐蝕，導(dǎo)致絕緣性能下降，危害性較大，因此以大于5%的比例混油時(shí)，必須進(jìn)行油泥析出試驗(yàn)。

介質(zhì)損耗因數(shù)與體積電阻率

      由于變壓器油內(nèi)存在少量自由電荷和極性分子，故在交變電場(chǎng)下，變壓器油不僅通過電容電流，也通過電導(dǎo)電流和極化電流，并消耗有功功率。該現(xiàn)象稱為變壓器油介質(zhì)損耗，而介質(zhì)損耗因數(shù)即用于衡量介質(zhì)損耗大小的常用參數(shù)。介質(zhì)損耗因數(shù)升高的油，會(huì)使變壓器油整體損耗增大、絕緣電阻下降，因此變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)是電力行業(yè)例行檢驗(yàn)并加以控制的項(xiàng)目。

       變壓器油的體積電阻率同介質(zhì)損耗因數(shù)一樣，可以判斷變壓器油的老化程度與污染程度。油中的水分、污染雜質(zhì)和酸性產(chǎn)物均可影響電阻率的降低

油流帶電度

      屬于絕緣油特殊試驗(yàn)項(xiàng)目，單位體積變壓器油所產(chǎn)生的電荷量稱為油流帶電度，以μC/m³或pC/m³表示。測(cè)試過程是通過測(cè)量靜電電流平均值和流量平均值求得油流帶電度。

氧化安定性

      變壓器油的氧化安定性試驗(yàn)是評(píng)價(jià)其使用壽命的一種重要手段。通常只對(duì)新油進(jìn)行此項(xiàng)目試驗(yàn)，但對(duì)于不含抗氧化劑的油，除對(duì)新油進(jìn)行試驗(yàn)外，在運(yùn)行若干年后也應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)，以便采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)措施，延長(zhǎng)使用壽命。

油中微生物

        在充油設(shè)備制造、安裝、檢修和油處理過程中，不可避免地會(huì)與空氣接觸而帶入微生物。此外，工作人員和使用的工具及安裝或更換的零部件，都有可能成為帶菌的來(lái)源。微生物對(duì)變壓器油介損的影響，通常歸因于微生物的膠體性質(zhì)和表面上存在電荷。絕緣油的微生物含量及種類的分析和鑒別，為研究變壓器油在運(yùn)行中介損的異常變化提供了一種可能的方法。

油中溶解氣體分析(DGA)

       油中溶解氣體分析(DGA)技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外各大電力公司廣泛使用的充油式電力設(shè)備最為有效的油液診斷技術(shù)，因而在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)變壓器、互感器、套管、電力電纜等電氣設(shè)備均有有關(guān)的規(guī)定。絕緣油中溶解氣體分析是電力設(shè)備預(yù)防性維護(hù)方案中的重要測(cè)試項(xiàng)目。邁射智能科技可進(jìn)行絕緣油中11種氣體DGA和總氣含量的檢測(cè)與分析：

1.   潛伏性故障早期報(bào)警；

2.   檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行狀況；

3.   新設(shè)備、檢修設(shè)備投運(yùn)檢驗(yàn)；

4.   便于制定檢修計(jì)劃；

5.   確定在保修期內(nèi)是否存在故障；

6.   為電力設(shè)備的可靠性檢修提供關(guān)鍵參考數(shù)據(jù)；

7.   確定是否需要進(jìn)行其他測(cè)試及檢驗(yàn)項(xiàng)目；

       變壓器在發(fā)生故障前，在電、熱效應(yīng)作用下引起變壓器油和固體絕緣材料的裂解，從而產(chǎn)生氫及低分子量的烴類氣體以及一氧化碳、二氧化碳等，并大部分溶解于油中。通過油中氣體的定性分析可以判斷設(shè)備內(nèi)部的故障類型，例如局部放電、火化放電、電弧、局部過熱等。邁射智能科技專門開發(fā)的脫氣技術(shù)可確保檢測(cè)油中含量低于0.1ppm的乙炔及其他故障氣體，整個(gè)檢測(cè)過程完全自動(dòng)化以減少人為誤差。與傳統(tǒng)方法比較，采用先進(jìn)的脫氣技術(shù)可獲得更好的重復(fù)性及精度。

       此外，邁射智能科技也開發(fā)了針對(duì)有載分接開關(guān)(LTC)以及充油斷路器(OCB)的相關(guān)油中溶解氣體檢測(cè)項(xiàng)目。由于這兩種設(shè)備在日常運(yùn)行中均有電弧頻繁發(fā)生，因而其油中溶解故障氣體含量顯著高于變壓器。而且當(dāng)有載分接開關(guān)及充油斷路器中存在故障時(shí)，則其中的故障氣體水平將進(jìn)一步上升，因而DGA可有效用于充油開關(guān)設(shè)備的油液檢測(cè)應(yīng)用。

抗氧化劑含量檢測(cè)

      抗氧化劑減緩了絕緣油被氧化的過程，因此也減緩了油泥和酸性物質(zhì)的形成，很重要的一點(diǎn)在于必須明確有沒有以及哪類抗氧化劑被添加入絕緣油中，從而通過分析此抗氧化劑的含量來(lái)監(jiān)測(cè)其在變壓器運(yùn)行期間的消耗情況。DBPC (T501)是一種最常用的抗氧化劑，在絕緣油出廠品質(zhì)證書中應(yīng)陳述加入的抗化劑類型及含量。

腐蝕性硫及金屬鈍化劑含量檢測(cè)

      礦物質(zhì)絕緣油中含有痕量各類硫化物，有些硫化物分子可作為有利的金屬鈍化劑。而其他硫化物分子則會(huì)導(dǎo)致不利于絕緣系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，在試驗(yàn)室中則可通過ASTM D-1275測(cè)試方法檢測(cè)出該類硫化物含量。過去通常的做法是用戶可拒絕驗(yàn)收未通過該項(xiàng)檢測(cè)的絕緣油。但近幾年來(lái)確發(fā)現(xiàn)通過ASTM各類檢測(cè)的絕緣油也導(dǎo)致了變壓器及電抗器故障。

      當(dāng)硫化物由于熱發(fā)生化學(xué)性質(zhì)改變后，其結(jié)果是硫化物與設(shè)備內(nèi)的各類金屬(如銅、銀)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各類具有電導(dǎo)性的硫化銅(一價(jià)、二價(jià))產(chǎn)物，從而影響設(shè)備絕緣性能。同時(shí)產(chǎn)生的一價(jià)、二價(jià)銅離子也可進(jìn)入繞組的紙絕緣，并與二價(jià)硫離子發(fā)生反應(yīng)后生成導(dǎo)電物質(zhì)。所有這些存在于纖維素類固體絕緣材料上的導(dǎo)電物質(zhì)均可導(dǎo)致絕緣失效。邁射智能科技依照ASTM 1275A、1275B及CIGRE推薦方法進(jìn)行腐蝕性硫檢測(cè)。

       確定了油中可能存在的腐蝕性硫后，則需要采取相關(guān)措施除去該類物質(zhì)。添加鈍化劑可防止腐蝕性硫在導(dǎo)線劑紙絕緣上的沉積，但無(wú)法避免對(duì)絕緣系統(tǒng)已有的損壞。由于鈍化劑會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少，因而邁射智能科技也開發(fā)了相應(yīng)的定量檢測(cè)方法以便隨時(shí)測(cè)定絕緣油中鈍化劑的含量以維持其在絕緣油中的正常水平。

絕緣油中糠醛含量檢測(cè)

       構(gòu)成變壓器固體絕緣材料的絕緣紙及紙板，是由未經(jīng)漂白的硫酸鹽纖維素經(jīng)造紙而成。纖維素分子結(jié)構(gòu)呈鏈狀，是由吡喃葡萄糖單體聚合而成。通常將纖維素分子鏈包含單體的平均數(shù)稱為聚合度(DP)。新牛皮紙的聚合度為1000-1300。絕緣紙(板)的機(jī)械強(qiáng)度與平均聚合度與纖維素相鄰分子鏈間的交聯(lián)有關(guān)。在熱、電等老化因素的共同作用下，纖維素分子鏈各單體間鏈接發(fā)生斷裂，而其聚合度也會(huì)下降。中度老化纖維素的聚合度約為500；聚合度低于250的絕緣紙(板)已嚴(yán)重老化；而聚合度低于150的纖維素則基本上已失去其原有機(jī)械強(qiáng)度。

       實(shí)驗(yàn)室可采用ASTM D-4243測(cè)試方法可以測(cè)定絕緣紙(板)聚合度。但獲取紙樣是一項(xiàng)具有破壞性且昂貴的工作，并且需要在設(shè)備斷電條件下進(jìn)行，因而通過分析油中溶解的纖維素分解產(chǎn)物(如呋喃類化合物等)進(jìn)而確定固體絕緣材料的聚合度是當(dāng)前主要的固體絕緣老化檢測(cè)技術(shù)。纖維素分解產(chǎn)物一部分吸附于紙及紙板，另一部分則溶解于油中。邁射智能科技從油樣中分離該類化合物并采用高性能液相色譜分析(HPLC)方法進(jìn)行分析，可探測(cè)到十億分之一(PPB)的痕量濃度。其中油中糠醛(2-C5H4O2)含量能夠體現(xiàn)絕緣紙(板)聚合度，通過了解固體絕緣材料的聚合度，技術(shù)人員就可進(jìn)而分析變壓器的負(fù)載能力及預(yù)期剩余使用壽命。

多氯聯(lián)苯(PCBs)含量

       多氯聯(lián)苯(PCBs)由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性、電氣性能、耐燃性、高粘性以及高電解常數(shù)等優(yōu)良理化性質(zhì)，因此是一種使用廣泛的工業(yè)產(chǎn)品，并曾大量生產(chǎn)并廣泛使用。在電力工業(yè)領(lǐng)域主要作為電容器及變壓器絕緣油。自1966年瑞典研究人員在魚體內(nèi)發(fā)現(xiàn)多氯聯(lián)苯后，人們認(rèn)識(shí)到多氯聯(lián)苯對(duì)人類及環(huán)境帶來(lái)的危害。隨后世界各國(guó)相繼限制了多氯聯(lián)苯的生產(chǎn)及使用。中國(guó)自上世紀(jì)七十年代起陸續(xù)下發(fā)了有關(guān)管理規(guī)定，目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是1991年國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和國(guó)家環(huán)保局頒布的《含多氯聯(lián)苯廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13015-91)。國(guó)家環(huán)保局按照被多氯聯(lián)苯污染程度不同對(duì)電力設(shè)備及液體絕緣材料分類(見右圖)。因而在處理上述污染的設(shè)備或液體絕緣材料之前，需要確定其相應(yīng)的污染程度。

       邁射智能科技是美國(guó)國(guó)家授權(quán)(NELAC)的多氯聯(lián)苯指定檢測(cè)單位，相關(guān)檢測(cè)均按美國(guó)環(huán)保署8082 測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)。樣品分析前，首先對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行色譜分析從而獲得可辨別且重復(fù)性好的色譜圖樣。通過樣品的色譜圖與標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比對(duì)確定樣品內(nèi)所含多氯聯(lián)苯的類型。最終由專業(yè)化學(xué)分析人員計(jì)算樣品中多氯聯(lián)苯的含量并最終出具檢驗(yàn)報(bào)告。

• 油中金屬含量檢測(cè)

       液體絕緣材料中金屬含量測(cè)試目的在于幫助技術(shù)人員查明變壓器內(nèi)故障位置。自上世紀(jì)80年代引入電力行業(yè)以來(lái)，目前該項(xiàng)測(cè)試已成為提供變壓器運(yùn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測(cè)試手段之一。邁射智能科技采用等離子體發(fā)射光譜(ICP)結(jié)合專門開發(fā)的油樣前處理技術(shù)可快速地完成油中金屬含量分析并得到精確結(jié)果。目前已廣泛用于檢測(cè)變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)系統(tǒng)中是否存在過量磨損金屬顆粒以及OLTC分接開關(guān)觸頭表面狀況的評(píng)估。

       邁射智能科技通常分析油中的八種金屬及非金屬含量，分別為：鐵、銅、鋁、鉛、銀、錫、鋅及硅。也可根據(jù)用戶要求而檢測(cè)其他金屬。變壓器內(nèi)含有上述金屬的部件通常包括：

1.    鋁：繞組、靜電環(huán)及套管；

2.    銅：繞組、銅質(zhì)部件；

3.    鐵：鐵芯、油箱；

4.    鉛：焊縫；

5.    鉛、銀、錫、鋅：接頭、接線片、螺栓及其他附件；

6.    硅：硅油、污垢及灰塵；

采用油中金屬含量分析主要用于探測(cè)以下故障：

1.    無(wú)勵(lì)磁分接開關(guān)觸頭故障；

2.    電流互感器接觸不良；

3.    鐵芯接地不良故障；

4.    電涌放電故障；

5.    套管連接故障；

6.    靜電環(huán)故障；