论文部分内容阅读
摘 要：采取气相色谱法观察变压器油基础油在低热下析出气体性能，在下油中溶解气体组分的变化情况。实验结果表明，变压器油基础油在真空脱气后，不同芳烃含量和不同原油基础油的情况下，油中溶解气体组分含量与温度和储藏时间溶解氧含量有着直接的关系。未脱气的油中溶解气体组分含量随芳烃含量的增加而增加，但脱气后油中溶解气体组分含量没有明显的相关性，并且与基属无关。
关键词：变压器油；低热；油中溶解气体
中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0172-01
变压器设备故障一直是危机电力系统的主要原因，随着人们对变压器故障的分析判断经验来讲，发现在运行中变压器的溶解气体组成与电气设备的绝缘故障有着密切的关系。
因此，通过检测运行中变压器油基础油在低热下析出气体性能的现象，进而判断变压器自身的运行动态有着非常重要的意义。而研究变压器油本身的气体趋势，对保证变压器安全运行具有更加重要的意义。
1 实 验
1.1 实验原料选择
选择变压器油中具有代表性的三种基础油进行实验分析，根据原油来源和相关数据我们可以看出，基础油A和基础油B中的烷碳率Cp一般小于或等于50%，是环烷基类型的基础油；而基础油C的烷碳率大于56%，是一种石蜡基基础油。
1.2 试验方法
通常变压器在运行过程中出现80～120 ℃范围内的温度变化，以该变化温度确定试验方案：采用特殊方式将油样放入注射器中，注射器容量分别为50 ml和100 ml，且装入油样保证无残留气泡。将放入油样的注射器放置在鼓风烘箱当中，实施不同时间和温度的老化存储，同时保证存储的温度控制在80℃、100 ℃和120 ℃不同温度下，时间控制在24 h、96 h和168 h不同时间段。
参考ASTMD7150-2005《在低热条件下测定绝缘液体气体特性的标准测试方法》，建立实验室测试方式，对油样进行UB/T 17623-1998气相色谱法计算和分析。
2 结 果
2.1 变压器油基础油脱气前后溶解气体的含量
以基础油B为例，对油品真空脱水、脱气之后油品中存在的溶解气体和水分含量进行分析。
脱气前：水质量分数为15 μg/g，O2含量为37 813.3 μL/L，N2含量为56 471.3 μL/L，CO含量为0.71 μL/L，CO2含量为161.23 μL/L，CH4含量为1.05 μL/L，含气量为6.71%。
脱气后：水质量分数为8 μg/g O2含量为3 283.15μL/L，N2含量为8 663.16 μL/L，CO含量为0.35 μL/L，CO2含量为52.41 μL/L，CH4含量为0.33 μL/L，含气量为0.79%。
由此可以看出，经过真空脱水、脱气的油品中水质量分数小于10 μg/g，除N2含量体积分数有所增加外，其他气体含量体积分数均降低，说明脱气后油品中大部分气体被除去，而总含气量小于1.0%，能够满足实际变压器装机用油的基本要求。整体脱气、脱水效果较好。
对基础油B在不同存储温度和时间下真空脱气前后产气趋势进行观察分析。
脱气前：在80 ℃下，存储24 h、96 h和 168 h时间段内H2含量体积分数分别为3.84 μL/L、6.17 μL/L、 6.29 μL/L。在100 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为7.56 μL/L、253.17 μL/L、271.25 μL/L。在120 ℃下，存储 24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为 391.52 μL/L、413.62 μL/L、283.56 μL/L。
脱气后：在80 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为3.42 μL/L、5.16 μL/L、5.89 μL/L。在 100 ℃下，存储 24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为7.12 μL/L、 241.85 μL/L、261.11 μL/L。在120 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为370.98 μL/L、 381.89 μL/L、 261.78 μL/L。
由以上资料分析可以看出，基础油B脱气前后所析出的烃含量随着温度升高而逐渐增加，主要是受到溶解气体中O2的影响，说明在非故障条件下，变压器基础油会消耗溶解的O2，形成氧化反应。由此可以判断出，变压器油在运行过程中受到局部过热影响，可能导致油中溶解的O2与油品中H2发生反应，使总烃含量增加。
2.2 变压器基础油溶解气体含量的变化规律
为了将氧气对研究的干扰排除，使实验真实反映油品溶解气体变化的规律，本次选择油品经过真空脱气，然后在实施存储实验。选择基础油A与C进行实验观察，在60～120 ℃下，将油品存储24 h和168 h。观察油品中H2与总烃含量形成的变化情况，如图1所示。
从图1所示的研究数据可以看出，在24 h时间存储下，油品A与D的H2含量均随温度升高而增加，而总烃含量在60～100 ℃范围内同样随温度升高而缓慢增加，但在120 ℃是出现急剧增加现象。
基础油A与D的H2与总烃含量之间存在一定的差异，但差异不大，可视为两种含量基本相当。而在168 h时间存储下，油品A与D的H2含量与总烃含量同样随着温度升高而增加，但在120 ℃下，基础油D的总烃量明显远远高出基础油A的含量。
3 总 结
变压器油基础油中在低热下析出的气体性能存在差异，基础油中H2与总烃含量均随着温度升高而逐渐增加，且随着存储时间的不断延长而导致先增大后稳定趋势存在，而油品中溶解的O2含量对H2与总烃含量增加具有显著影响。同时不同基属的基础油中气体析出情况同样具备随温度升高而升高的趋势，其H2与总烃含量析出与基属无紧密关系。
参考文献：
[1] 郭春梅，马书杰，王会娟.变压器油基础油在低热下析出气体性能的 研究[J].石油炼制与化工，2012，（10）.
[2] 耿基明，郭晓峰.应用变压器油色谱分析判断变压器故障[J].变压器，
2006，（11）.
[3] 张建国，王丁旺.变压器油中溶解气体的分析与故障判断[J].西安航 空技术高等专科学校学报，2010，（5）.
关键词：变压器油；低热；油中溶解气体
中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0172-01
变压器设备故障一直是危机电力系统的主要原因，随着人们对变压器故障的分析判断经验来讲，发现在运行中变压器的溶解气体组成与电气设备的绝缘故障有着密切的关系。
因此，通过检测运行中变压器油基础油在低热下析出气体性能的现象，进而判断变压器自身的运行动态有着非常重要的意义。而研究变压器油本身的气体趋势，对保证变压器安全运行具有更加重要的意义。
1 实 验
1.1 实验原料选择
选择变压器油中具有代表性的三种基础油进行实验分析，根据原油来源和相关数据我们可以看出，基础油A和基础油B中的烷碳率Cp一般小于或等于50%，是环烷基类型的基础油；而基础油C的烷碳率大于56%，是一种石蜡基基础油。
1.2 试验方法
通常变压器在运行过程中出现80～120 ℃范围内的温度变化，以该变化温度确定试验方案：采用特殊方式将油样放入注射器中，注射器容量分别为50 ml和100 ml，且装入油样保证无残留气泡。将放入油样的注射器放置在鼓风烘箱当中，实施不同时间和温度的老化存储，同时保证存储的温度控制在80℃、100 ℃和120 ℃不同温度下，时间控制在24 h、96 h和168 h不同时间段。
参考ASTMD7150-2005《在低热条件下测定绝缘液体气体特性的标准测试方法》，建立实验室测试方式，对油样进行UB/T 17623-1998气相色谱法计算和分析。
2 结 果
2.1 变压器油基础油脱气前后溶解气体的含量
以基础油B为例，对油品真空脱水、脱气之后油品中存在的溶解气体和水分含量进行分析。
脱气前：水质量分数为15 μg/g，O2含量为37 813.3 μL/L，N2含量为56 471.3 μL/L，CO含量为0.71 μL/L，CO2含量为161.23 μL/L，CH4含量为1.05 μL/L，含气量为6.71%。
脱气后：水质量分数为8 μg/g O2含量为3 283.15μL/L，N2含量为8 663.16 μL/L，CO含量为0.35 μL/L，CO2含量为52.41 μL/L，CH4含量为0.33 μL/L，含气量为0.79%。
由此可以看出，经过真空脱水、脱气的油品中水质量分数小于10 μg/g，除N2含量体积分数有所增加外，其他气体含量体积分数均降低，说明脱气后油品中大部分气体被除去，而总含气量小于1.0%，能够满足实际变压器装机用油的基本要求。整体脱气、脱水效果较好。
对基础油B在不同存储温度和时间下真空脱气前后产气趋势进行观察分析。
脱气前：在80 ℃下，存储24 h、96 h和 168 h时间段内H2含量体积分数分别为3.84 μL/L、6.17 μL/L、 6.29 μL/L。在100 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为7.56 μL/L、253.17 μL/L、271.25 μL/L。在120 ℃下，存储 24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为 391.52 μL/L、413.62 μL/L、283.56 μL/L。
脱气后：在80 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为3.42 μL/L、5.16 μL/L、5.89 μL/L。在 100 ℃下，存储 24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为7.12 μL/L、 241.85 μL/L、261.11 μL/L。在120 ℃下，存储24 h、96 h和168 h时间段内H2含量体积分数分别为370.98 μL/L、 381.89 μL/L、 261.78 μL/L。
由以上资料分析可以看出，基础油B脱气前后所析出的烃含量随着温度升高而逐渐增加，主要是受到溶解气体中O2的影响，说明在非故障条件下，变压器基础油会消耗溶解的O2，形成氧化反应。由此可以判断出，变压器油在运行过程中受到局部过热影响，可能导致油中溶解的O2与油品中H2发生反应，使总烃含量增加。
2.2 变压器基础油溶解气体含量的变化规律
为了将氧气对研究的干扰排除，使实验真实反映油品溶解气体变化的规律，本次选择油品经过真空脱气，然后在实施存储实验。选择基础油A与C进行实验观察，在60～120 ℃下，将油品存储24 h和168 h。观察油品中H2与总烃含量形成的变化情况，如图1所示。
从图1所示的研究数据可以看出，在24 h时间存储下，油品A与D的H2含量均随温度升高而增加，而总烃含量在60～100 ℃范围内同样随温度升高而缓慢增加，但在120 ℃是出现急剧增加现象。
基础油A与D的H2与总烃含量之间存在一定的差异，但差异不大，可视为两种含量基本相当。而在168 h时间存储下，油品A与D的H2含量与总烃含量同样随着温度升高而增加，但在120 ℃下，基础油D的总烃量明显远远高出基础油A的含量。
3 总 结
变压器油基础油中在低热下析出的气体性能存在差异，基础油中H2与总烃含量均随着温度升高而逐渐增加，且随着存储时间的不断延长而导致先增大后稳定趋势存在，而油品中溶解的O2含量对H2与总烃含量增加具有显著影响。同时不同基属的基础油中气体析出情况同样具备随温度升高而升高的趋势，其H2与总烃含量析出与基属无紧密关系。
参考文献：
[1] 郭春梅，马书杰，王会娟.变压器油基础油在低热下析出气体性能的 研究[J].石油炼制与化工，2012，（10）.
[2] 耿基明，郭晓峰.应用变压器油色谱分析判断变压器故障[J].变压器，
2006，（11）.
[3] 张建国，王丁旺.变压器油中溶解气体的分析与故障判断[J].西安航 空技术高等专科学校学报，2010，（5）.