《城市轨道交通电气设备测试（第2版）》 课件3.9微水检测

《高电压检测项目》微水检测目录01微水检测的必要性02微水检测方法03微水测量仪使用方法01微水检测的必要性微水检测的必要性

对于液体介质（如变压器油）和气体介质（如SF6），如果掺杂有水分，绝缘性能会受到非常大的影响，所以高压电气设备运行检测中需要进行微水检测。

变压器中的水分含量对变压器油的绝缘性能和绝缘纸的老化有很大的影响，监测变压器油中微水含量对评估变压器绝缘状况有着十分重要的意义。变压器中的绝缘材料主要成分为聚合纤维素纸，会随着使用时间的增长而产生劣化，由 于水分扩散作用的存在，绝缘纸与变压油之间存在着水分交换。油温会使水在变压器油中的溶解度发生改变，导致油吸收或析出微量的水分，同时绝缘纸会吸收或者析出水分到变压器油中。微水检测的必要性

在变压器中油中水分跟绝缘纸中的水分处在一个相对平衡的状态，因此可以通过油中微水含量来反推得绝缘纸中的水含量重量百分比。尽管油中水含量很小，但是对油的绝缘性能有很大的影响，水分能降低绝缘系统的击穿电压，增加绝缘系统的介质损耗率。

如图3-54所示为微量水分测定仪，如图3-55所示为击穿电压和油中含水量的关系图，如图3-56所示为水分对油介质损耗率的影响，变压器的安全运行与其绝缘材料的状态息息相关。微水检测的必要性图3-54微量水分测定仪微水检测的必要性图3-55击穿电压和油中含水量的关系图图3-56水分对油介质损耗率的影响微水检测的必要性

变压器中的水不仅会降低变压器油的绝缘强度，也会加速绝缘纸的老化的危害。根据IEEE的标准可知，在286

kV以上的变压器中油中水含量在15L/L以下时，不会对变压器油的绝缘强度带来很大的影响。因为水分在变压器中的分布不均匀且高压绕组附近水分容易聚集，当微水含量超过25L/L时，会给变压器的安全运行带来隐患。油中水分的增多，加剧有机酸的生成，腐蚀变压器里面的金属材料，从而形成氧化物，降低变压器油的流动性，增加变压器油的吸潮性，给变压器的运行带来风险并且影响其寿命，如图3-57所示为变压器油吸潮导致的绝缘下降。微水检测的必要性图3-57变压器油吸潮导致的绝缘下降微水检测的必要性（1）降低变压器油的性能当变压器油中水分含量增加时，会导致油的击穿电压下降。特别是因为水是极性分子，容易在电场作用下向着高压区聚集，析出自由水，从而引发事故。油中水含量100～200

mg/kg，则使油击穿电压大幅度降至1.0

kV，油中纤维杂质极易吸收水分，在电场作用下，在电极间形成导电的“小桥”从而容易击穿。变压器中微水含量过高的危害主要表现在以下几点。（2）介质损耗因数升高变压器油的介质损耗也与水含量有着密切的关系，水含量越高功率损耗越大。悬浮的乳化水对绝缘性能影响最大，使油介质不均匀，发热严重。变压器中的水与酸类和金属反应生成盐或者皂类，有催化氧化作用，加速油的老化。油中水分也会促进微生物的生长，形成油泥，降低变压器油的性能。微水检测的必要性（3）促使绝缘纤维老化变压器中的固体绝缘材料纸板跟绝缘纸具有强烈的吸湿性，水分在绝缘纸的老化（纤维素聚合度降低）过程中起到了催化剂的作用，老化的绝缘纸的机械性能都会大幅度下降。如新出厂的绝缘纸的纤维素聚合度（DP）为1100，使用30年后的该纸的纤维素聚合度会降至200，这就会使得纸张变得易碎而且对外力的承受力降低。过高的水含量会加速老化过程。绝缘纤维的分子是葡萄糖分子，水分进入纤维分子后降低其引力，促使其水解成低分子的物质，降低纤维机械强度和聚合度。试验证明，绝缘纤维中的水分每增加1倍，纤维的机械强度下降1/2，当温度升高，油中的水增加，纤维的水降低，温度降低则相反。因此，应监视油中的微水，进而监视绝缘纤维的老化。微水检测的必要性（4）加速金属腐蚀水分助长了有机酸的腐蚀能力，加速了对金属部件的腐蚀。综上所述，油中含水量愈多，油质本身的老化、设备绝缘老化及金属部件的腐蚀速度愈快，监测油中水分的含量（尤其是溶解水的含量）十分必要。02微水检测方法微水检测方法微水检测方法

微水检测对不同介质方法也不同。对于油介质中水分检测，卡尔费休滴定检测是最常用的水分检测方法；对于绝缘气体中水分检测，使用微水测量仪，又称露点仪。2.1微水来源

电力设备中微水有外部和内部两个主要来源。外部来源如在变压器安装时，干燥处理得不彻底。通常变压器油经历过干燥，因而具有较强的吸湿性，所以在变压器的运行和检修过程中由于密封性不好，可以从湿润的空气中吸收部分水分。内部来源在于变压器老化过程中水分，如变压器油跟绝缘纸在使用中会逐渐老化，绝缘纸中的纤维素由于老化导致其聚合程度（DP）降低，聚合度降低会释放出原来存在于聚合键中的化合水。水分也是变压器油氧化反应的产物之一。微水检测方法

变压器在运输、贮存、使用过程中，由外界进入或油自身氧化产生水，产生的水分会以下列游离水、颗粒水和乳化水状态存在。

游离水多为外界入侵的水分，如不搅动不易与水结合，不影响油的击穿电压，但也不允许，如果油中可能有溶解水，需立即处理。颗粒水是极度细微的颗粒溶于水，通常由空气中进入油中，急剧降低油的击穿电压，介质损耗加大，可以通过真空滤油处理。乳化水是油品精炼不良，或者长期运行油质老化，或者油被乳化物污染，都会降低油水之间的界面张力，油水混合在一起形成乳化状态。微水检测方法2.2变压器绝缘油中微水的测试方法评估绝缘材料中的湿度，是确保变压器可靠性和使用寿命的一个重要因素。绝缘油中的湿度在不断地变化，因而可能对质量造成不利影响。另外，大部分湿度分布在绝缘纸中。湿度会影响固体和液体绝缘材料的介电击穿强度，并影响纤维素绝缘材料的老化速度以及过载时的气泡形成倾向。环境温度、负载、老化、泄漏以及其他因素会引起湿度的不断变化，因此，随着变压器温度的循环变化，需连续监视和诊断，特别是对过载或峰值负载的变压器更有必要。变压器绝缘系统中的总湿度由纤维素和液体中的水分含量决定。绝缘纸和绝缘油中的湿度关系仅取决于温度。微水检测方法

当温度增加时，水在绝缘油中的溶解性（溶液含水能力）增加，水分会从绝缘纸转移到绝缘油中。

当温度降低时，这一过程则会反向进行，但水分从液体介质流动到固体绝缘材料的速度相当缓慢。

因此，绝缘油冷却期间的含水量高于加热期间。要通过监视液体介质中的水分含量了解绝缘纸的真实湿度，变压器必须处于相对稳定的温度状态。微水检测方法2.3露点仪的原理

若气体中含水，则对绝缘性能影响非常大。气体中含水量的测定方法有两种：重量测定法和露点测定法。其中重量测定法是用五氧化二磷吸收气体中的水分，使质量增加，从吸收前后的重量差来计算水分含量。露点测定法是利用气体中水蒸气的冷凝温度（即露点）与气体中水蒸气的含量有关，通过测量露点，从而掌握水分含量。常见的是使用露点仪测量。

露点是指空气湿度达到饱和时的温度。露点监测仪就是检测该温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温，直到镜面上隐现露滴（或冰晶）的瞬间，测出镜面平均温度，即为露点（霜）温度。它测湿精度高，但需光洁度很高的镜面，精度很高的温控系统，以及灵敏度很高的露滴（冰晶）的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁，否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。如图3-58所示为精密露点仪。微水检测方法图3-58精密露点仪微水检测方法

在测量原理上，镜面结露的方法是最直接且精度最高的方法。随着现代科学技术的发展，光电、新材料、红外、微波、微电子、光纤、声波技术甚至纳米技术应用到气体中水分的测量。从测量原理上，露点仪可以分为冷镜式、电传感器式、电介法式、晶体振荡式、红外式、半导体传感器式露点仪等。03微水测量仪使用方法微水测量仪使用方法智能微水测量仪适用的领域非常广泛，空气、氮气、惰性气体以及任何不含腐蚀性介质的气体的湿度测量，尤其适合于SF6气体的湿度测量，电力、石化、冶金、环保等部门均有采用。下面以SF6微水测量仪说明其使用方法。3.1连接SF6设备

将测量管道上螺纹端与开关接头连接好，用扳手拧紧，关闭测量管道上另一端的针型阀；再把测试管道上的快速接头一端插入微水仪上的采样口；将排气管道连接到出气口。最后将开关接头与SF6电气设备测量接口连接好，用扳手拧紧。3.2检查电量

仪器一般可使用交流和直流，推荐优先使用交流电。使用直流电时，请查看右上角显示的电池电量，如果电量低于约20%，请关机充电后继续使用。微水测量仪使用方法3.3开始测量

首先全部打开仪测量管道上的针型阀，然后用面板上的流量阀调节流量，把流量调节到0.5L/M左右，开始测量SF6露点。第一次测量时间需要5～10min，其后每台设备需要3～5min。3.4存储数据

设备测量完成后，可以将数据保存在仪器中，按“确定”键调出操作菜单。3.5测量其他设备

一台设备测量后，关闭测量管道上的针型阀和微水仪上的调节阀。将转接头从SF6电气设备上取下，测量结束。微水测量仪使用方法3.6含水量标准

如表3-19所示为六氟化硫断路器含水量测量要求。测试内容标准六氟化硫断路器出厂和大修中（整体装复以前）应分别测量开断单元和支柱单元水分值≤150交接时由支柱下部充气接口测量断路器水分值≤150运行中由支柱下部充气接口测量断路器水分值。测试周期按“预试规程”规定≤200运行中，必要时（开断单元漏气、解体过开断单元）六氟化硫断路器应由联箱内自封接头处单独测量开断气室含水量≤300表3-19六氟化硫断路器含水量