变压器油中的水分现象

油中的水似乎是一种不需要的物质，人们普遍认为，微观量的水（而不是加仑）是比任何其他杂质更多的电击穿的原因。水分不仅对油的绝缘质量构成危害，而且对浸入油中的绝缘也构成危害。


水可能会因垫圈泄漏、处理技术不当或天然绝缘纸和油降解的产物而被引入油中。随着纸张的降解，它会产生二氧化碳和水，并且随着绝缘油的老化，会形成水、酸、污泥和其他极性化合物。因此，在变压器的正常使用寿命期间，它的存在是不可避免的。


水是一种具有高介电常数或介电常数的极性液体，因此会被强电场吸引。这看到内部水分分布不均匀，但实际上可能集中在系统最危险的部分。


需要注意的是，由于负载和环境条件导致的内部温度变化，水在油和纸绝缘系统之间处于连续运动状态。


水可能以四种可能的形式存在，它们是：

• 免费水 – 那是从油中沉淀出来的水，形成一个单独的层。正是这种水以低介电击穿电压表示。

• 乳化水 – 或悬浮且尚未沉降为自由水的水（用 “焦糖” 有色油）。

Nb：高功率因数值表明可能存在滞留在油腐烂产物中的悬浮水。

• 溶液中的水 – 或溶于油中。

• 化学结合水 – 化学附着在绝缘纸上并在氧化时释放的水。


水的破坏性影响包括：

• 纸绝缘膨胀，改变变压器夹紧系统的机械压力。

• 绝缘能力丧失（介电击穿电压）

• 加速纸张老化，即引发纸张中纤维的分解

• 增加堆芯和储罐的腐蚀

• 油品添加剂的逐步消耗


这些影响中最危险和最具破坏性的是油绝缘能力的丧失。这可能发生在以下事件中：

• 在高负载和高环境温度下，高绝对量的水会降低油的强度，从而导致介电击穿。

• 在突然的高负载下，水会从导体表面蒸发，而蒸汽泡会在上升到顶部时导致介电故障。

• 在高负荷后的冷却期间，油的相对饱和度会增加。在 100% 相对饱和度的极端情况下，水会沉淀出来并大大降低油的介电强度。


如果油被氧化到任何程度，进入变压器的任何水都将被部分吸收到油的腐烂产物中（正是这一事实导致旧油或高度氧化的油比新油溶解更多的水）。随着腐烂产物在油中的积累，水的表面张力或油和水之间的界面张力显着降低。然后，这种较重的衰变分子将在整个变压器中循环，并进入纸绝缘，或进入高电强度区域，从而降低绝缘电阻。水饱和的油衰减分子偏好变压器最冷的部分（底部和翅片，导致腐蚀）和最高电应力的区域（导致电弧）。


已经证明，含水量为 2% 的绝缘纸的老化速度是含水量为 1% 的绝缘纸的三倍，而含水量为 3% 的绝缘纸的老化速度则快三十倍。


因此，很容易看出保持变压器内的低湿度水平以确保长期且无故障的使用寿命的重要性。

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