國際大電網會議(CIGRE)A2.30工作組2008年6月發表的關于變壓器絕緣系統中水分平衡和水分侵入

11. 附件：變壓器絕緣介質(紙油)中水分的測量方法

(節選)

11.1， 卡爾費休滴定法

滴定的基本意思就是兩種物質的定量化學反應，直至達到平衡?？栙M休方法就是利用某一試劑和水能進行定量和敏感的反應，從而測量水的數量。反應方程 (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，也可以電量(庫倫)滴定系統。

卡爾費休滴定法的準確度

卡爾費休滴定法是一種非?？煽康臏y量方法，但也受如下一些因素影響：

· 油樣在準備和運到實驗室過程中，大氣中的水分總會可能滲入到樣品中，特別是現場采樣的樣品，因此所有水分測量數據均偏高。

· 比較干燥的油品當采用加熱方法時，無效數值影響了水分的測量，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量有偏差，原因可能是：

o 油品中的添加劑和長期使用產生的副產品(如乙醛和甲酮)產生的影響

o 水分子的結合力不同。在纖維素中表現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為氫氧化物中凡得瓦力。油品中溶解的水分很容易發生化學反應，但分子間的‘鍵聯水’受加熱溫度和化學反應時間長短的影響，溶解量不確定。

11.2，電容型探頭法

電容型探頭法測量水的相對飽和度。探頭上的傳感器由上下兩個電極和一個感濕的電介質(即高分子聚合物)構成。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系。電容型探頭法的優點是很容易應用，可以在線連續測量。與采樣/運輸到實驗室的卡爾費休滴定法相比，有較高的準確度。

電容型探頭法的準確度

此法必須對溫度和非線性有補償，特別是低濕段。除了水分子，其它分子也會進入到高分子聚合物，改變電容量，導致測量誤差。但這種影響很小，這是因為油品長期使用產生的副產品的介電常數與水分子的介電常數相比非常小。強酸可能會腐蝕電極，改變電容特性，因此需要周期性對探頭進行校準。

商業性所使用的傳感器的差異取決于它們的長期穩定性，是否能獲得穩定的測量數據。

電容型探頭法的在線監測應用

電容型探頭的優點之一就是容易實施在線監測。雖然變壓器中水分變化不快，但連續測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章節已經提到，油中水分到絕緣紙中水分轉變的平衡曲線是在穩定溫度條件下適用的，實際情況是變壓器每日的負荷和溫度是變化的，只采樣一次油品可能會導致固體絕緣物中水分的錯誤評估。而連續監測就使判斷水分滲透時間和顯著改善水分含量的計算成為可能。

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

圖27是一個在變壓器上采用電容型探頭進行水分測量的在線監測系統的應用實例。

圖27：從一個在線監測系統中計算出的z*高油溫、油品/纖維素相對飽和度曲線

變壓器負載系數影響了z*高油溫，進而影響了油中水分的相對飽和度。長期記錄曲線說明油中水分與纖維素中水分的相對飽和度之間的關系和油中水分量。再根據圖17曲線得出纖維中水分重量。很顯然這個結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，那么這些結果非常可靠。

11.3，冷鏡式露點儀

冷鏡式露點儀測量氣體中的結露溫度。優點在于它是直接的物理測量濕度的方法，準確度非常高(小于1%RS)，而缺點是需要非常清潔的鏡面和穩定讀數需要很長的時間。此類儀表大多用于實驗室校準。

11.4，電介質響應法

電介質響應法可以在不打開變壓器或取走油樣的情況下，測量固體絕緣物中的水分，可以在線使用。電介質響應法測量電介質的導電特性和極化特性的疊加。

電介質響應法的可靠性

極化/去極化電流測量(PDC)和FDS等電介質響應法在過去幾年發展迅速，現在可以提供可靠的數據結果。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算后得出的水份。變壓器上的溫度計顯示的是油槽中的油液溫度，而不是絕緣溫度。

· 油液長期使用后的雜質性產物和絕緣紙板中的分解物增加了整個絕緣的導電性，因此長期使用的變壓器顯得比實際更‘濕’。

維薩拉公司提示：

無論是在線監測還是離線檢測，任何一種測量方法都有其優點和缺點。只有采取多種方法，結合其它狀態參數的測量結果，加上行之有效的數據分析(方法)，才能充分提高測量結果的針對性、準確性和可靠性。維薩拉公司生產的油中水分測量儀表遵循的是長期穩定可靠的在線測量原則。