《城市軌道交通電氣設(shè)備測(cè)試（第2版）》 課件3.9微水檢測(cè)

《高電壓檢測(cè)項(xiàng)目》微水檢測(cè)目錄01微水檢測(cè)的必要性02微水檢測(cè)方法03微水測(cè)量?jī)x使用方法01微水檢測(cè)的必要性微水檢測(cè)的必要性

對(duì)于液體介質(zhì)（如變壓器油）和氣體介質(zhì)（如SF6），如果摻雜有水分，絕緣性能會(huì)受到非常大的影響，所以高壓電氣設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)中需要進(jìn)行微水檢測(cè)。

變壓器中的水分含量對(duì)變壓器油的絕緣性能和絕緣紙的老化有很大的影響，監(jiān)測(cè)變壓器油中微水含量對(duì)評(píng)估變壓器絕緣狀況有著十分重要的意義。變壓器中的絕緣材料主要成分為聚合纖維素紙，會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而產(chǎn)生劣化，由 于水分?jǐn)U散作用的存在，絕緣紙與變壓油之間存在著水分交換。油溫會(huì)使水在變壓器油中的溶解度發(fā)生改變，導(dǎo)致油吸收或析出微量的水分，同時(shí)絕緣紙會(huì)吸收或者析出水分到變壓器油中。微水檢測(cè)的必要性

在變壓器中油中水分跟絕緣紙中的水分處在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，因此可以通過(guò)油中微水含量來(lái)反推得絕緣紙中的水含量重量百分比。盡管油中水含量很小，但是對(duì)油的絕緣性能有很大的影響，水分能降低絕緣系統(tǒng)的擊穿電壓，增加絕緣系統(tǒng)的介質(zhì)損耗率。

如圖3-54所示為微量水分測(cè)定儀，如圖3-55所示為擊穿電壓和油中含水量的關(guān)系圖，如圖3-56所示為水分對(duì)油介質(zhì)損耗率的影響，變壓器的安全運(yùn)行與其絕緣材料的狀態(tài)息息相關(guān)。微水檢測(cè)的必要性圖3-54微量水分測(cè)定儀微水檢測(cè)的必要性圖3-55擊穿電壓和油中含水量的關(guān)系圖圖3-56水分對(duì)油介質(zhì)損耗率的影響微水檢測(cè)的必要性

變壓器中的水不僅會(huì)降低變壓器油的絕緣強(qiáng)度，也會(huì)加速絕緣紙的老化的危害。根據(jù)IEEE的標(biāo)準(zhǔn)可知，在286

kV以上的變壓器中油中水含量在15L/L以下時(shí)，不會(huì)對(duì)變壓器油的絕緣強(qiáng)度帶來(lái)很大的影響。因?yàn)樗衷谧儔浩髦械姆植疾痪鶆蚯腋邏豪@組附近水分容易聚集，當(dāng)微水含量超過(guò)25L/L時(shí)，會(huì)給變壓器的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。油中水分的增多，加劇有機(jī)酸的生成，腐蝕變壓器里面的金屬材料，從而形成氧化物，降低變壓器油的流動(dòng)性，增加變壓器油的吸潮性，給變壓器的運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)并且影響其壽命，如圖3-57所示為變壓器油吸潮導(dǎo)致的絕緣下降。微水檢測(cè)的必要性圖3-57變壓器油吸潮導(dǎo)致的絕緣下降微水檢測(cè)的必要性（1）降低變壓器油的性能當(dāng)變壓器油中水分含量增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致油的擊穿電壓下降。特別是因?yàn)樗菢O性分子，容易在電場(chǎng)作用下向著高壓區(qū)聚集，析出自由水，從而引發(fā)事故。油中水含量100～200

mg/kg，則使油擊穿電壓大幅度降至1.0

kV，油中纖維雜質(zhì)極易吸收水分，在電場(chǎng)作用下，在電極間形成導(dǎo)電的“小橋”從而容易擊穿。變壓器中微水含量過(guò)高的危害主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。（2）介質(zhì)損耗因數(shù)升高變壓器油的介質(zhì)損耗也與水含量有著密切的關(guān)系，水含量越高功率損耗越大。懸浮的乳化水對(duì)絕緣性能影響最大，使油介質(zhì)不均勻，發(fā)熱嚴(yán)重。變壓器中的水與酸類和金屬反應(yīng)生成鹽或者皂類，有催化氧化作用，加速油的老化。油中水分也會(huì)促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，形成油泥，降低變壓器油的性能。微水檢測(cè)的必要性（3）促使絕緣纖維老化變壓器中的固體絕緣材料紙板跟絕緣紙具有強(qiáng)烈的吸濕性，水分在絕緣紙的老化（纖維素聚合度降低）過(guò)程中起到了催化劑的作用，老化的絕緣紙的機(jī)械性能都會(huì)大幅度下降。如新出廠的絕緣紙的纖維素聚合度（DP）為1100，使用30年后的該紙的纖維素聚合度會(huì)降至200，這就會(huì)使得紙張變得易碎而且對(duì)外力的承受力降低。過(guò)高的水含量會(huì)加速老化過(guò)程。絕緣纖維的分子是葡萄糖分子，水分進(jìn)入纖維分子后降低其引力，促使其水解成低分子的物質(zhì)，降低纖維機(jī)械強(qiáng)度和聚合度。試驗(yàn)證明，絕緣纖維中的水分每增加1倍，纖維的機(jī)械強(qiáng)度下降1/2，當(dāng)溫度升高，油中的水增加，纖維的水降低，溫度降低則相反。因此，應(yīng)監(jiān)視油中的微水，進(jìn)而監(jiān)視絕緣纖維的老化。微水檢測(cè)的必要性（4）加速金屬腐蝕水分助長(zhǎng)了有機(jī)酸的腐蝕能力，加速了對(duì)金屬部件的腐蝕。綜上所述，油中含水量愈多，油質(zhì)本身的老化、設(shè)備絕緣老化及金屬部件的腐蝕速度愈快，監(jiān)測(cè)油中水分的含量（尤其是溶解水的含量）十分必要。02微水檢測(cè)方法微水檢測(cè)方法微水檢測(cè)方法

微水檢測(cè)對(duì)不同介質(zhì)方法也不同。對(duì)于油介質(zhì)中水分檢測(cè)，卡爾費(fèi)休滴定檢測(cè)是最常用的水分檢測(cè)方法；對(duì)于絕緣氣體中水分檢測(cè)，使用微水測(cè)量?jī)x，又稱露點(diǎn)儀。2.1微水來(lái)源

電力設(shè)備中微水有外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)主要來(lái)源。外部來(lái)源如在變壓器安裝時(shí)，干燥處理得不徹底。通常變壓器油經(jīng)歷過(guò)干燥，因而具有較強(qiáng)的吸濕性，所以在變壓器的運(yùn)行和檢修過(guò)程中由于密封性不好，可以從濕潤(rùn)的空氣中吸收部分水分。內(nèi)部來(lái)源在于變壓器老化過(guò)程中水分，如變壓器油跟絕緣紙?jiān)谑褂弥袝?huì)逐漸老化，絕緣紙中的纖維素由于老化導(dǎo)致其聚合程度（DP）降低，聚合度降低會(huì)釋放出原來(lái)存在于聚合鍵中的化合水。水分也是變壓器油氧化反應(yīng)的產(chǎn)物之一。微水檢測(cè)方法

變壓器在運(yùn)輸、貯存、使用過(guò)程中，由外界進(jìn)入或油自身氧化產(chǎn)生水，產(chǎn)生的水分會(huì)以下列游離水、顆粒水和乳化水狀態(tài)存在。

游離水多為外界入侵的水分，如不攪動(dòng)不易與水結(jié)合，不影響油的擊穿電壓，但也不允許，如果油中可能有溶解水，需立即處理。顆粒水是極度細(xì)微的顆粒溶于水，通常由空氣中進(jìn)入油中，急劇降低油的擊穿電壓，介質(zhì)損耗加大，可以通過(guò)真空濾油處理。乳化水是油品精煉不良，或者長(zhǎng)期運(yùn)行油質(zhì)老化，或者油被乳化物污染，都會(huì)降低油水之間的界面張力，油水混合在一起形成乳化狀態(tài)。微水檢測(cè)方法2.2變壓器絕緣油中微水的測(cè)試方法評(píng)估絕緣材料中的濕度，是確保變壓器可靠性和使用壽命的一個(gè)重要因素。絕緣油中的濕度在不斷地變化，因而可能對(duì)質(zhì)量造成不利影響。另外，大部分濕度分布在絕緣紙中。濕度會(huì)影響固體和液體絕緣材料的介電擊穿強(qiáng)度，并影響纖維素絕緣材料的老化速度以及過(guò)載時(shí)的氣泡形成傾向。環(huán)境溫度、負(fù)載、老化、泄漏以及其他因素會(huì)引起濕度的不斷變化，因此，隨著變壓器溫度的循環(huán)變化，需連續(xù)監(jiān)視和診斷，特別是對(duì)過(guò)載或峰值負(fù)載的變壓器更有必要。變壓器絕緣系統(tǒng)中的總濕度由纖維素和液體中的水分含量決定。絕緣紙和絕緣油中的濕度關(guān)系僅取決于溫度。微水檢測(cè)方法

當(dāng)溫度增加時(shí)，水在絕緣油中的溶解性（溶液含水能力）增加，水分會(huì)從絕緣紙轉(zhuǎn)移到絕緣油中。

當(dāng)溫度降低時(shí)，這一過(guò)程則會(huì)反向進(jìn)行，但水分從液體介質(zhì)流動(dòng)到固體絕緣材料的速度相當(dāng)緩慢。

因此，絕緣油冷卻期間的含水量高于加熱期間。要通過(guò)監(jiān)視液體介質(zhì)中的水分含量了解絕緣紙的真實(shí)濕度，變壓器必須處于相對(duì)穩(wěn)定的溫度狀態(tài)。微水檢測(cè)方法2.3露點(diǎn)儀的原理

若氣體中含水，則對(duì)絕緣性能影響非常大。氣體中含水量的測(cè)定方法有兩種：重量測(cè)定法和露點(diǎn)測(cè)定法。其中重量測(cè)定法是用五氧化二磷吸收氣體中的水分，使質(zhì)量增加，從吸收前后的重量差來(lái)計(jì)算水分含量。露點(diǎn)測(cè)定法是利用氣體中水蒸氣的冷凝溫度（即露點(diǎn)）與氣體中水蒸氣的含量有關(guān)，通過(guò)測(cè)量露點(diǎn)，從而掌握水分含量。常見的是使用露點(diǎn)儀測(cè)量。

露點(diǎn)是指空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)的溫度。露點(diǎn)監(jiān)測(cè)儀就是檢測(cè)該溫度的儀器。使一個(gè)鏡面處在樣品濕空氣中降溫，直到鏡面上隱現(xiàn)露滴（或冰晶）的瞬間，測(cè)出鏡面平均溫度，即為露點(diǎn)（霜）溫度。它測(cè)濕精度高，但需光潔度很高的鏡面，精度很高的溫控系統(tǒng)，以及靈敏度很高的露滴（冰晶）的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)。使用時(shí)必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔，否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測(cè)量誤差。如圖3-58所示為精密露點(diǎn)儀。微水檢測(cè)方法圖3-58精密露點(diǎn)儀微水檢測(cè)方法

在測(cè)量原理上，鏡面結(jié)露的方法是最直接且精度最高的方法。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電、新材料、紅外、微波、微電子、光纖、聲波技術(shù)甚至納米技術(shù)應(yīng)用到氣體中水分的測(cè)量。從測(cè)量原理上，露點(diǎn)儀可以分為冷鏡式、電傳感器式、電介法式、晶體振蕩式、紅外式、半導(dǎo)體傳感器式露點(diǎn)儀等。03微水測(cè)量?jī)x使用方法微水測(cè)量?jī)x使用方法智能微水測(cè)量?jī)x適用的領(lǐng)域非常廣泛，空氣、氮?dú)?、惰性氣體以及任何不含腐蝕性介質(zhì)的氣體的濕度測(cè)量，尤其適合于SF6氣體的濕度測(cè)量，電力、石化、冶金、環(huán)保等部門均有采用。下面以SF6微水測(cè)量?jī)x說(shuō)明其使用方法。3.1連接SF6設(shè)備

將測(cè)量管道上螺紋端與開關(guān)接頭連接好，用扳手?jǐn)Q緊，關(guān)閉測(cè)量管道上另一端的針型閥；再把測(cè)試管道上的快速接頭一端插入微水儀上的采樣口；將排氣管道連接到出氣口。最后將開關(guān)接頭與SF6電氣設(shè)備測(cè)量接口連接好，用扳手?jǐn)Q緊。3.2檢查電量

儀器一般可使用交流和直流，推薦優(yōu)先使用交流電。使用直流電時(shí)，請(qǐng)查看右上角顯示的電池電量，如果電量低于約20%，請(qǐng)關(guān)機(jī)充電后繼續(xù)使用。微水測(cè)量?jī)x使用方法3.3開始測(cè)量

首先全部打開儀測(cè)量管道上的針型閥，然后用面板上的流量閥調(diào)節(jié)流量，把流量調(diào)節(jié)到0.5L/M左右，開始測(cè)量SF6露點(diǎn)。第一次測(cè)量時(shí)間需要5～10min，其后每臺(tái)設(shè)備需要3～5min。3.4存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

設(shè)備測(cè)量完成后，可以將數(shù)據(jù)保存在儀器中，按“確定”鍵調(diào)出操作菜單。3.5測(cè)量其他設(shè)備

一臺(tái)設(shè)備測(cè)量后，關(guān)閉測(cè)量管道上的針型閥和微水儀上的調(diào)節(jié)閥。將轉(zhuǎn)接頭從SF6電氣設(shè)備上取下，測(cè)量結(jié)束。微水測(cè)量?jī)x使用方法3.6含水量標(biāo)準(zhǔn)

如表3-19所示為六氟化硫斷路器含水量測(cè)量要求。測(cè)試內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)六氟化硫斷路器出廠和大修中（整體裝復(fù)以前）應(yīng)分別測(cè)量開斷單元和支柱單元水分值≤150交接時(shí)由支柱下部充氣接口測(cè)量斷路器水分值≤150運(yùn)行中由支柱下部充氣接口測(cè)量斷路器水分值。測(cè)試周期按“預(yù)試規(guī)程”規(guī)定≤200運(yùn)行中，必要時(shí)（開斷單元漏氣、解體過(guò)開斷單元）六氟化硫斷路器應(yīng)由聯(lián)箱內(nèi)自封接頭處單獨(dú)測(cè)量開斷氣室含水量≤300表3-19六氟化硫斷路器含水量