变压器油取样袋的研制

李婉祎，徐炎斌

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门 529000）

0 引言

考虑到绝缘和散热的因素，油浸式电力变压器广泛应用于变电站中。变压器油作为良好的冷却、绝缘、消弧介质，在规定试验周期内对变压器内部填充的绝缘油开展取样试验工作，运用气相色谱法分析绝缘油中溶解气体组分含量以评估设备内部运行状态，是判断其运行状态是否良好的关键手段[1]。在实际的生产运行中，试验人员一般是先从试验室带走玻璃注射器或者磨口塞试剂瓶等取油工具，运送到相应变电站，再打开被试变压器的取样阀，用注射器或磨口塞试剂瓶取出油样运输回实验室，进行相关试验[2]。

但是，玻璃注射器或磨口塞试剂瓶存在易破损、气密性差等缺点，为了解决上述困难，本文通过探讨采用塑料制作装油器皿，旨在做出一种气密性良好、方便高效的取油装置。

1 选题理由

油试验能及时反映变压器的运行状况，确保变压器缺陷的及时发现，提高供电系统的稳定性。油的试验参数与取油工具、过程息息相关，传统的取油工具存在多种问题。

（1）从材料上看，传统的取油工具多为玻璃器皿，从取出实验室到拿回实验室的过程，耗时长，若保存不当、路上稍加颠簸，玻璃器皿容易损坏，需要重新取样，费时费力，甚至伤害试验人员，提高了作业的风险。

（2）从标记上看，传统的取油工具由于由玻璃打造，不易刻字，若想在取油工具上标记何年何月何时何地的油，需要重新打标签，稍显复杂。

（3）从气密性上看，取样用的玻璃器皿因多次清洗烘干导致的轻微变形会使气密性变差，注射器芯容易被灰尘等杂物污染卡涩，会导致后续制样过程中样气体积的变化，从而影响最终的试验结果。试剂瓶无法做到全密封取样，在油流入试剂瓶的过程中，油首先和空气充分接触，油中溶解的部分气体容易逸散，同时试剂瓶顶部若有部分空间未装满油，随着运输过程中的颠簸，试剂瓶中的油也会振荡溶解到试剂瓶中的空气中，损失掉部分试验气体。且在不同温度下，油中气体的溶解度也随之变化。最后，在制样过程中，将试剂瓶中的油转移到注射器时，油样也会与空气接触，造成油中溶解气体溢出，试验结果误差变大。

（4）从制样流程上看，传统取油方式较为繁琐，需要多次清洗取油器皿，工作时间长，在试验工作逐渐繁重的现在不符合工作需求。

（5）从价格上看，玻璃器皿比塑料工具单价更贵。

所以，改变目前的取油工具，制作出一种简单方便、省时省力、精确度高的取油工具十分重要。

2 试验过程

通过分析判断，玻璃器皿易碎，塑料材质更适合摆放运输，价廉易标注，故而确定试验材料为塑料。该试验旨在从各种不同种类的塑料当中选择一种既不溶于绝缘油、又气密性良好的塑料材质。为测试随着时间的流逝，塑料袋上的有机物是否会溶解进绝缘油中及其影响，进行试验1。试验1 在30 ℃下，测试不同时间后，装在试剂瓶及不同塑料介质内的绝缘油的击穿电压、微量水分、介质损耗因数、电导率、界面表面张力、酸值，其中，试剂瓶为对照组。同时，为了模拟真实的变压器油油温不同的特点。试验2 测试了在同一时间不同温度下，装在试剂瓶及不同塑料介质内的绝缘油的击穿电压、微量水分、介质损耗因数、电导率、界面表面张力、酸值。其中，试剂瓶为对照组。试验2 旨在测出绝缘油在不同的油温下，是否会溶解塑料袋中有机物及其影响，部分试验数据见表1。

表1 不同温度下相同时间不同塑料材料的取样袋相容性试验

从试验1 和试验2 的数据可以看出，在PP、PET/PE、PVC 等材料中，PET/PE 取样袋内的绝缘油，在同一温度不同时间和不同温度同一时间下的微量水分、介质损耗因数、界面表面张力、酸值都和试剂瓶中的试验结果较为相近，说明绝缘油在溶解PET/PE 有机物时的溶解度最低。结果证明，PET/PE 是几种材料中对试验结果影响最小的，可以作为玻璃的替代品作为取样工具的材料。

确定了PET/PE 取样袋不会对击穿电压、微量水分、介质损耗因数、电导率、界面表面张力、酸值试验结果有较大影响，接下来试验PET/PE 取样袋的气密性。试验3 选择了有铝箔层的蓝色PET/PE 取样袋，无铝箔层的红色PET/PE 取样袋，以及玻璃注射器为试验对象，测试其在不同时间的油中溶解气体的组分含量。同样地选择玻璃注射器为对照组，通过塑料取样袋与玻璃注射器的对比，分析出哪种PET/PE 取样袋对油中溶解气体的组分含量的影响最小。不同时间不同透明度的取样袋气密性试验结果见表2，其中蓝色取样袋有铝箔层，红色取样袋无铝箔层，两种颜色取样袋均为PET/PE材料。

表2 不同时间不同透明度的取样袋气密性试验

从数据中看出，无铝箔层的红色取样袋内的绝缘油氢气含量随着时间显著减少，而有铝箔层的蓝色取样袋内的油中溶解气体的组分含量，始终与玻璃注射器内的油中溶解气体的组分含量相似，说明有铝箔层的蓝色取样袋气密性，明显好于无铝箔层的红色取样袋，与玻璃注射器的气密性相当。

从试验可以推断出，采用有铝箔层的PET/PE 取样袋，可作为玻璃取油器皿的廉价替代品，其成本低且比玻璃注射器和试剂瓶更便于存放和运输。同时，为了更好地采集变压器油，取样袋上设计并驳接鲁尔接头。相应地为简化取样流程，将袋子抽真空，并在袋子内充入氩气，并再次抽真空，反复3 次，这样设计的袋子不需要用变压器油反复冲洗。采用三通阀和充满氩气的取样袋进行取样，可以减少绝缘油暴露在空气中的概率，避免油中溶解的气体逸散到空气中，提高气密性。

3 应用前景

传统的使用玻璃注射器的取油流程为：开启取油阀排除油管内不利于检测的废油→打开三通阀用变压器油清洗注射器并反复3 次→用三通阀配合针管取45～50 mL 油样→关闭取油阀→最后将针管和胶帽中的气体排除干净并控制油样在40 mL时，利用胶帽将针管密封（油样超过或少于40 mL，会影响后续的油色谱分析试验数据精度，影响试验结果准确性）[3]。

该取样袋解决了传统取样工具存在的问题：

（1）采用PET/PE 塑料，不用担心在运输过程中损坏，同时也提高了试验的安全性。

（2）塑料上用签字笔更容易写字，可以更简单地对油样进行备注，方便试验人员的取用。

（3）取样袋抽真空充入氩气，绝缘油从设备中取出后立即就进入了取样袋中，没有和空气接触，更不会有注射器的卡涩现象。通过试验3 也可以看出，取样袋的气密性良好。

（4）无需用变压器油冲洗多次，精简了取样过程。

（5）塑料更为经济实惠。

该取样袋物美价廉、方便高效，宜于推广。

4 结束语

为了满足日益增长的变电设备试验工作需求，精简取油样的流程，增强人身安全性，提高试验结果的准确性，节约采购工具的成本，有铝箔层的PET/PE 取样袋，在实际生产应用中有良好的效果，具有保证人身安全、提高工作效率等优点。