國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)A2.30工作組2008年6月發(fā)表的關(guān)于變壓器絕緣系統(tǒng)中水分平衡和水分侵入

11. 附件：變壓器絕緣介質(zhì)(紙油)中水分的測(cè)量方法

(節(jié)選)

11.1， 卡爾費(fèi)休滴定法

滴定的基本意思就是兩種物質(zhì)的定量化學(xué)反應(yīng)，直至達(dá)到平衡?？栙M(fèi)休方法就是利用某一試劑和水能進(jìn)行定量和敏感的反應(yīng)，從而測(cè)量水的數(shù)量。反應(yīng)方程 (23)如下：

I2 + SO2 +3Base +ROH +H2O → 2Base +HI +Base +H2SO4 (23)

這種方法可以用于容量滴定系統(tǒng)，也可以電量(庫倫)滴定系統(tǒng)。

卡爾費(fèi)休滴定法的準(zhǔn)確度

卡爾費(fèi)休滴定法是一種非?？煽康臏y(cè)量方法，但也受如下一些因素影響：

· 油樣在準(zhǔn)備和運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室過程中，大氣中的水分總會(huì)可能滲入到樣品中，特別是現(xiàn)場(chǎng)采樣的樣品，因此所有水分測(cè)量數(shù)據(jù)均偏高。

· 比較干燥的油品當(dāng)采用加熱方法時(shí)，無效數(shù)值影響了水分的測(cè)量，這種油品中的水含量一般都小于10ppm。此外直接注射和加熱方法造成水分測(cè)量有偏差，原因可能是：

o 油品中的添加劑和長(zhǎng)期使用產(chǎn)生的副產(chǎn)品(如乙醛和甲酮)產(chǎn)生的影響

o 水分子的結(jié)合力不同。在纖維素中表現(xiàn)為氫鍵力和凡得瓦力(Van Der Waals)，在礦物油中含有的活性污染物與水分子間表現(xiàn)為氫氧化物中凡得瓦力。油品中溶解的水分很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但分子間的‘鍵聯(lián)水’受加熱溫度和化學(xué)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的影響，溶解量不確定。

11.2，電容型探頭法

電容型探頭法測(cè)量水的相對(duì)飽和度。探頭上的傳感器由上下兩個(gè)電極和一個(gè)感濕的電介質(zhì)(即高分子聚合物)構(gòu)成。水分子侵入到聚合物的多少取決于它周圍水的活度(相對(duì)飽和度)，聚合物中水量改變了電容量，從而建立起水活度與電容量之間的關(guān)系。電容型探頭法的優(yōu)點(diǎn)是很容易應(yīng)用，可以在線連續(xù)測(cè)量。與采樣/運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室的卡爾費(fèi)休滴定法相比，有較高的準(zhǔn)確度。

電容型探頭法的準(zhǔn)確度

此法必須對(duì)溫度和非線性有補(bǔ)償，特別是低濕段。除了水分子，其它分子也會(huì)進(jìn)入到高分子聚合物，改變電容量，導(dǎo)致測(cè)量誤差。但這種影響很小，這是因?yàn)橛推烽L(zhǎng)期使用產(chǎn)生的副產(chǎn)品的介電常數(shù)與水分子的介電常數(shù)相比非常小。強(qiáng)酸可能會(huì)腐蝕電極，改變電容特性，因此需要周期性對(duì)探頭進(jìn)行校準(zhǔn)。

商業(yè)性所使用的傳感器的差異取決于它們的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，是否能獲得穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)。

電容型探頭法的在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用

電容型探頭的優(yōu)點(diǎn)之一就是容易實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。雖然變壓器中水分變化不快，但連續(xù)測(cè)量油中水還是能很大程度上解決變壓器中溫度變化所引起的問題。在6.2章節(jié)已經(jīng)提到，油中水分到絕緣紙中水分轉(zhuǎn)變的平衡曲線是在穩(wěn)定溫度條件下適用的，實(shí)際情況是變壓器每日的負(fù)荷和溫度是變化的，只采樣一次油品可能會(huì)導(dǎo)致固體絕緣物中水分的錯(cuò)誤評(píng)估。而連續(xù)監(jiān)測(cè)就使判斷水分滲透時(shí)間和顯著改善水分含量的計(jì)算成為可能。

從傳感器相對(duì)飽和度(RS)的記錄和如果探知線圈溫度，就有可能計(jì)算出線圈周圍油中相對(duì)飽和值。圖17描述的平衡曲線可被用來評(píng)估纖維素中z*大水份含量。連續(xù)監(jiān)測(cè)還可以描述水分吸收或釋放時(shí)間的延遲。

圖27是一個(gè)在變壓器上采用電容型探頭進(jìn)行水分測(cè)量的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

圖27：從一個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中計(jì)算出的z*高油溫、油品/纖維素相對(duì)飽和度曲線

變壓器負(fù)載系數(shù)影響了z*高油溫，進(jìn)而影響了油中水分的相對(duì)飽和度。長(zhǎng)期記錄曲線說明油中水分與纖維素中水分的相對(duì)飽和度之間的關(guān)系和油中水分量。再根據(jù)圖17曲線得出纖維中水分重量。很顯然這個(gè)結(jié)論適用于纖維物和油品，如果處在同一溫度情況下。如果探頭能夠插到熱油流中或盡可能靠近線圈，那么這些結(jié)果非常可靠。

11.3，冷鏡式露點(diǎn)儀

冷鏡式露點(diǎn)儀測(cè)量氣體中的結(jié)露溫度。優(yōu)點(diǎn)在于它是直接的物理測(cè)量濕度的方法，準(zhǔn)確度非常高(小于1%RS)，而缺點(diǎn)是需要非常清潔的鏡面和穩(wěn)定讀數(shù)需要很長(zhǎng)的時(shí)間。此類儀表大多用于實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。

11.4，電介質(zhì)響應(yīng)法

電介質(zhì)響應(yīng)法可以在不打開變壓器或取走油樣的情況下，測(cè)量固體絕緣物中的水分，可以在線使用。電介質(zhì)響應(yīng)法測(cè)量電介質(zhì)的導(dǎo)電特性和極化特性的疊加。

電介質(zhì)響應(yīng)法的可靠性

極化/去極化電流測(cè)量(PDC)和FDS等電介質(zhì)響應(yīng)法在過去幾年發(fā)展迅速，現(xiàn)在可以提供可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。但此類方法還是受到如下因素的影響：

· 絕緣材料的溫度極易改變計(jì)算后得出的水份。變壓器上的溫度計(jì)顯示的是油槽中的油液溫度，而不是絕緣溫度。

· 油液長(zhǎng)期使用后的雜質(zhì)性產(chǎn)物和絕緣紙板中的分解物增加了整個(gè)絕緣的導(dǎo)電性，因此長(zhǎng)期使用的變壓器顯得比實(shí)際更‘濕’。

維薩拉公司提示：

無論是在線監(jiān)測(cè)還是離線檢測(cè)，任何一種測(cè)量方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。只有采取多種方法，結(jié)合其它狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，加上行之有效的數(shù)據(jù)分析(方法)，才能充分提高測(cè)量結(jié)果的針對(duì)性、準(zhǔn)確性和可靠性。維薩拉公司生產(chǎn)的油中水分測(cè)量?jī)x表遵循的是長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的在線測(cè)量原則。