柳惠+柳娟+范建波

摘 要：变压器油在运输、贮存及运行过程中吸收了空气中的水分造成变压器油中微水含量增高，而变压器油中微水含量是影响其绝缘强度的主要因素之一 ，尽管油中含水量很小 ，但对油的绝缘强度有很大的影响，油中存在的微量水分会使设备的绝缘性能大大降低，严重时可导致绝缘击穿、烧毁设备等重大事故。本文论述了变压器油中微量水产生的形式，分析变压器油中微量水随温度变化的关系，以及对变压器油绝缘性能的影响。

关键词：变压器；温度；溶解度；微水含量

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0135-01

1 引言

变压器油作为电力设备用油有其自身的特点——电气绝缘性能，是变压器绝缘和散热的重要介质。而变压器油中微水含量是影响其绝缘强度的主要因素之一，尽管油中含水量很小，但对油的绝缘强度有很大的影响。变压器油在变压器内部起绝缘、冷却和消弧的作用。油中存在的微量水分会使设备的绝缘性能大大降低，严重时可导致绝缘击穿、烧毁设备等重大事故。

2 变压器油中微水的存在的形式

变压器油中微量水分可使绝缘油介质损耗显著增加，水分还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的介质损耗因数；增加油的吸潮性，并对油氧化起催化作用，使油生成杂质。导致绝缘电阻降低和绝缘强度进一步下降，并使油击穿电压降低。

研究表明，变压器油在运输、贮存及运行过程中吸收了空气中的水分造成变压器油中微水含量增高。变压器油中的微水主要由三方面形式存在：溶解水、悬浮水和沉积水，并且随着油温的变化，这三种形态可以互相转化：最常见的形式是溶解在油中的水叫溶解水；另外水分子可能会直接与油的分子结合，悬浮于油中形成悬浮水；当油中的水饱和后，还会有自由水沉淀在油的底部形成沉积水。

3 变压器油中微水随温度变化的关系及对油绝缘性能的影响

因为水是强极性液体，水分总是会向最危险的高场强区聚集。而电力变压器是一个强的电场区域，水高于绝缘纸和油的介电常数时（水的相对介电常数为80，变压器油仅为2.2），易被变压器的强电场所吸引。在强电场作用下易电离分解，从而增加了油的电导电流，降低油的绝缘性能，对变压器的运行安全极为不利。

另外在变压器绕组匝间中都有纸类绝缘物。水分受温度的影响，温度越高水在变压器油中溶解度越高。而绝缘纸中溶解水刚好与变压器油中的相反，温度越高水在绝缘纸中溶解度越低。这导致的后果将是处于稳定低温区的纸类绝缘增加含水量。若存在一个强电场，极易形成极性通道，变压器发生故障的概率就会大大增加。

3.1 微水与变压器油的击穿电压的关系

变压器油的击穿电压会随着油中水分含量的增加而急剧降低。当油中含水量仅为几十个ppm时，其耐压值就会下降至较低水平。油中的含水量为30ppm时，击穿电压为40kV左右，而油中含水量为50ppm时则只有20kV左右，变压器油的击穿电压已大大降低。通过跟踪监测变压器油中的含水量，不仅可以防止变压器油绝缘强度降低至危险水平，而且根据油中水分含量的大小还可以对变压器整体绝缘状况进行评估，并对设备的密封性做出判断。变压器油中微水含量与绝缘强度的关系可发现，当油中含水量达到一定值时，其绝缘强度骤降。

3.2 温度与变压器油中微水的关系

在变压器中，由于绝缘油和纸对水分亲和力的巨大差异，绝大多数水分都被绝缘纸莎吸收。但是油和纸中水分的分布并不是固定不变的，变压器中水分在油和绝缘纸中的扩散取决于变压器的运行情况。在变压器正常运行时，温度则是水分动态变化的最主要的因数。

水分一般很难溶解于变压器油中，但是它能显示出对油分子有很强的亲和力（特别是老化油）。虽然变压器油有很強的憎水性，但是水分在油中的溶解度会随着温度的升高急剧增加。变压器油中水分的溶解度可以表示为：LogS=A-B/T，式中S是以ppm为单位的油中水分溶解度，T是绝对温度，水分溶解度公式中的系数，A一般在7.09到7.42之间，B在1567到1670之间。

当变压器在工作过程中温度升高时，油能从纸中吸收大量的水分。当油中水分超过饱和值时，游离水就会出现。变压器在高温时运行一段时间后，大量的水分就会从绝缘纸中扩散到油中。而当变压器的温度突然降低时，变压器油就可能达到饱和，此时油的溶解度迅速减小，水分又将返回到纸中。通过多次试验发现不同变压器油品随温度变化时所含微水量的变化趋势，均显示随着温度的升高，油中含水量也随之增加。

4 结语

（1）变压器油中含微水有三种存在形态，且三种形态不是固定的，随温度变化会相互转化。（2）随着变压器油温度的升高，水再变压器油中的溶解度会随之增加，油中水的含量会增加。这样会导致在强电场作用下水的电离分解，从而增加了油的电导电流，降低油的绝缘性能。（3）通过跟踪监测变压器油中的含水量，不仅可以防止变压器油绝缘强度降低至危险水平，而且根据油中水分含量的大小还可以对变压器整体的密封性做出判断。

参考文献

[1]杨保初，刘晓波，戴玉松，编著，高电压技术.重庆：重庆大学出版社，2002.1.

[2]刘玉仙.变压器油纸绝缘的含湿分析及其对运行安全的影响[J].变压器，2002，39（5）：64-66.endprint