1 绝缘油的常规试验项目
变压器油是由碳元素和氢元素组成的几种不同分子量的混合物具有绝缘性。我国变压器油的牌号是根据凝点划分的分别有10号、25号、45号三种,变压器发生热性故障、放电故障时变压器的绝缘材料和绝缘油会发生改变,生成一些分子量小的含碳和氢组成的气体、碳和氧组成的气体等,这些气体会被绝缘油溶解,使得变压器油变坏。没使用过的油和运行中的绝缘油都要进行检验,没有使用过的经检验合格方可使用,使用中的油依据机车走行公里规定的修程进行取样试验,通常情况下做常规理化试验,常规理化试验包括如下项目。
1.1 绝缘油闪点的测试
依据规定的试验条件下,绝缘油放入闭口杯中以一定的加热速度加热到产生的蒸汽遇到杯外的空气发生混合后,接近火焰时出现闪火时的最低温度, 即为该油的闪点,单位是℃,开口闪点测定器和闭口闪点测定器,是针对不同的油使用的,如润滑油用开口闪点测定器,绝缘油用闭口闪点测定器。
闪点是绝缘油在保存和运用过程中的一项安全指标,尤其是对运用中变压器油的监测,闪点是必不可少的检测项目。绝缘油在高温下使得部分电器设备产生过热现象,生成一些易挥发可燃性的低分子碳氢化合物,这些物质的存在会导致闪点下降,所以通过闪点能够及早发现电器设备中的过热故障,而对待新注入变压器和检修处理过的油,检测闪点能够发现其中是否有轻质馏分油品存在,闪点太低会直接造成电气设备出现火灾,更为严重的还会引起爆炸,所以在变压器油的新油和运用的标准中分别有严格的闪点控制指标,同时对运行油的闪点要严格按照标准进行把控。对变压器油颜色变黑且闪点太低的油要格外重视,必要时考虑做色谱分析依据特征气体判断变压器油的故障。
1.2 绝缘油的颜色测试
新绝缘油是清澈透明呈淡黄色略带一点儿紫色荧光,没有悬浮物、机械杂质、沉淀物。当绝缘油被污染和氧化后产生沉淀物,化学性质和物理性质发生了变化,导致油品劣化,颜色逐渐变深,绝缘强度下降,目前通过观察油的颜色可以粗略的断定变压器的运行状况,这一方法已经成了诊断绝缘油有无问题的最基本简便方法。
1.3 绝缘油的游离碳测试
绝缘油在温度高和电弧作用时,会发生氧化和分解作用析出固体游离碳的物质称作游离碳。用三氯化铝乙醇溶液与绝缘油按一定比例混合并剧烈摇动,然后放入恒温的热水浴中静置,待分层后观察三氯化铝与油层间所形成的液环,如果液环呈灰色或黑色,就认为油中存有游离碳。游离碳的存在促进绝缘油加速乳化,吸湿性更强,绝缘强度降低,在变压器油中即使存有微量的游离碳,也表明绝缘油有过热故障,因此绝缘油中绝对不能存有游离碳。通过测定游离碳可及早发现并处理含游离碳的油品, 杜绝事故发生。
1.4 绝缘油的绝缘强度测试
变压器绝缘油放在专用油试验器的清洁干燥的油杯中,待静止15min后,在油杯的两个电极间以每分钟3kV的速度匀速升高电压,此时在电极的负极要发射出电子,随着电压的升高电子具有一定能量, 产生电流,在两极间形成电弧绝缘油被击穿,此时的电压称为击穿电压,单位是kV,也就是常说的变压器油绝缘强度。透过变压器绝缘油击穿电压值能够评定出绝缘油的污染程度、是否干燥、是否含有机械杂质等,是变压器油电气性能的重要检测项目,是保证变压器安全运行的重要指标,水和机械杂质容易导电,绝缘油中混有水或机械杂质时,击穿电压一定会降低,对于运行中绝缘油检验出击穿电压低一定要引起注意,需要进一步检查变压器是否存在故障。
1.5 绝缘油的酸值和水溶性酸测试
酸值是表示油中含有酸性物质的数量,它是油中烃类化合物氧化的产物。酸值的测定是中和滴定油中1g酸性物质消耗氢氧化钾的毫克数称为酸值,用毫克表示,新油中的酸值是评价油的精制程度,对于运行油是评判油品老化程度,衡量油品能否再使用的主要指标之一。
水溶性酸它是变压器油在氧化初级阶段生成分子量小的有机酸,当油中含有水时这些酸易溶于水, 使得pH 酸碱度降低,水溶性酸有无是依据pH酸碱度决定的,当pH≥4.2认为水溶性酸无,当绝缘油的酸值和水溶性酸都很接近超标值时,结合历史检验数据对比,如果数值变化大考虑进行更换新油, 对于颜色较深的变压器油要缩短使用周期,加强化学分析检验防止事故发生。酸值和水溶性酸都是衡量油品被氧化程度的指标。
1.6 绝缘油水分测试
绝缘油水分来源有二种可能:一种是设备密封不严,由外界空气中的水分侵入;另一种是变压器持续高温运行,导致变压器内固体绝缘老化和油品劣化,水是有极性的在电场作用下能促使酸对铜、铁等的腐蚀,加剧油的介质损耗因数。水分的存在对油的氧化起催化作用,产生更多杂质、绝缘油击穿电压下降,影响变压器运行的安全性和使用寿命,水分的检验是评判变压器绝缘老化的重要项目,必须严格控制变压器油的水分指标。变压器油的水分超标应采取的措施:①检查呼吸器内干燥剂是否变色,如果由蓝色变为粉色或白色,需要更换干燥剂;②降低变压器运行温度;③通过真空滤油加热蒸发掉水分。
1.7 绝缘油机械混合物
变压器中固体绝缘材料、绝缘油局部过热分解出来的氧化物,形成的游离碳、油泥等物质称为机械混合物。油中含有机械混合物,绝缘强度会骤然下降,击穿电压降低,甚至达不到击穿电压规定的质量标准。处理方法:用板框滤油或真空滤油。
1.8 绝缘油凝固点的测试
变压器绝缘油在温度逐渐降低时完全不能流动时的最高温度叫作凝固点。油中有石蜡,变压器油的温度降低时使油全部凝固,此时的凝固点是石蜡全部析出的原因,炼油时变压器油中石蜡不需要全部脱完,少量的石蜡在变压器油中起到抗氧化作用, 想降低变压器油的凝固点通过加入降凝剂来调节。凝点的检测方法:是将适量的变压器油放入试管中, 将试管温度降低至预期温度把试管倾斜45°,60s液面不流动,此时的温度就是凝固点。我国变压器油的牌号是根据凝点划分的有10号、25号、45号三种对应的凝点分别是-10℃、-25℃、-45℃。所以对新油的验收以及不同牌号油的混用,凝点的测定是必不可少的。
2 变压器绝缘油的质量简便判断方法
变压器对绝缘油的质量要求非常严格,必须经过常规试验的每一项检测指标控制在标准范围内才可使用,对于有些不合格的油在外观上也能初步判断其质量,下面就其简便判断方法进行逐一说明。
2.1 气味
新变压器绝缘油稍微有一点儿煤油味,如果油中有其他的气味,说明油质变质了,油有过热现象, 有股烧焦味儿;油老化严重有种酸味儿;油内产生电弧有点臭味儿。
2.2 透明度
新变压器绝缘油外观上看是清澈透明没有一点杂质,而且从不同的角度都能看到似乎有一点儿紫色荧光,随着使用的过程渐渐地被污染、氧化,荧光消失,透明度不如从前,当混有游离碳和机械杂质时,油有些浑浊。
2.3 变压器油的颜色
新的变压器油应该看见的是浅黄色,经过氧化后颜色会逐渐变深。发现新变压器油颜色较深,其质量是不符合新油控制指标的。在运用过程中,发现变压器油的颜色迅速变深,说明油质已劣化,其实变压器油呈现棕色或褐色时,酸值和水溶性酸已接近或超过质量标准注意值。通常对颜色较深的变压器油,应该重点进行化学监督试验,尽量缩短试验周期,如果油样颜色发暗,需要进一步进行气相色谱分析,检测各气体含量是否超过注意值,然后通过三比值法断定故障类型。
3 变压器绝缘油的取样要求及取样时的注意事项
3.1 在进行变压器绝缘油取样时,应按照具体要求进行变压器对绝缘油要求非常高,有一项常规化验达不到控制标准都不能使用,所以必须从取样上严格把关,保证每一个样品都具有代表性。
①在储油容器中取样时,通常油样采集部位确定在污染可能性最大的部位。② 在取样部位锁定后,需要对使用的每一种设备及装置详细检查,确保其清洁又干燥,不会给油样造成污染。③ 采集过程中,应先打开变压器油箱的放油阀,先进行排放油和清洗,再用少量油对取样容器进行2~3次冲洗,完成后再接取油样。当在户外取样时一定要避开雨天或刮风天气,保证样品的清洁干燥。④为气相色谱分析、微量水分检测进行取样时,样品中不能混有空气,为此要通过溢流阀取样(溢流阀的作用是使油从下至上溢出瓶口排尽瓶壁附近的空气),打开放油阀排放和冲洗阀口存有的死油,再将塑料管接到溢流阀口,目的是通过塑料管把溢流阀的油引入取样瓶中,然后打开放油阀排出塑料管的空气最后将塑料管插入取样瓶底部(必须插入底部),油从瓶底由下至上流满待油溢出取样瓶口后,将塑料管拔出,盖好瓶盖取样工作完成。
3.2 变压器绝缘油的取样注意事项
变压器油的取样工作是否规范对油样检验合格与否至关重要,因此取样时要注意以下事项:①在滤油过程中取样要注意。往往是两个油罐串联在一起,油经过混合后过滤,分别从两个油罐取样,如果有一个油样不合格,只能说明是取样的问题。② 变压器绝缘油进行真空滤油后取油要注意。进行真空滤油要把加热温度调至50℃~60℃ 下进行滤油,滤油过程中,不断观察滤油机上的真空表数值是否已经稳定在真空度最高点,否则可以适当把温度调高一些进行滤油,当真空表数值能够稳定在真空度最高点数值已基本不动,说明脱气效果能达到标准,符合取样要求。要及时取油,当滤油罐温度下降,内部压力低于外部,形成了负压,此时取样会吸入外部空气,导致样品结果不合格而不是滤油效果不好。
取样方法要正确,器具保持干净,环境湿度适中等因素。取样前保证油取样装置(如注射器、乳胶管、油瓶)等清洁干燥,取样时详细记录日期、取样人员、环境温湿度、天气情况,对于新油要记录油品出厂日期、生产厂家、油品批次、进货数量,对于运行中油样要记录电力机车号、每一车号的哪一端等信息,并在取样装置上贴上标签。
4 变压器绝缘油的故障诊断
变压器绝缘油按照一定的机车走行公里数进行取样化验做常规检测项目,检测中有不合格的项目, 要找出不合格的原因、确定有问题的部位,需要借助气相色谱法分析变压器内的潜伏性故障,气相色谱分析法是检测变压器绝缘油中裂解产生的气体的含量与各特征气体的浓度标准值对比,由此确定变压器内部是否有故障,超过特征气体的注意值,说明绝缘油可能存在问题采用三比值法确定故障类型,查找故障原因然后判断故障部位,对于气体含量在质量标准值范围内,要定期取样进行跟踪监测,当气体含量达到一定浓度时,必须加以重视。对于中修、大修机车时不仅要做气相色谱分析还要做变压器吊芯检查,当气相色谱分析有故障时,在吊出的变压器上可以找到热性或电性故障的部位,并且排除故障。为保证变压器运行状态的安稳性和及时发现异常,对变压器绝缘油定期常规检测和气相色谱跟踪分析监督是一种经济、便捷、有效的方法,也是变压器日常维护和保养的有效措施,有利于尽早发现问题及时处理故障,保证机车安全稳妥长久的完成运输任务。
5 结束语
可以这样认为,牵引变压器是电力机车的心脏,变压器油是电力机车的血液,当血液是清澈的、纯净没有其他混杂的,才能供给心脏丰富的营养,保障心脏的正常运行。在变压器运行过程中,通过检测变压器油的常规分析项目、进行进一步的气相色谱分析,取样时按标准要求,杜绝取样时违规操作,把这一系列的工作做到位,能够在一定程度上将变压器绝缘油的优劣和设备故障准确的诊断出来,给变压器的运行状态和故障检修提供正确的指导方向,当外观发现绝缘油异常时必须进行化学监督,缩短试验周期,检查其状态,并根据实际情况,对绝缘油进行具体分析,以此确保电力机车更加安全、可靠的运行,为铁路运输事业做出应有的贡献。