当变压器在稳定的运行温度下运行一段时间后达到配水平衡时,绝缘纸中的含水量可由油中含水量的测量值和油纸的水平衡特性曲线来评定。这是一种间接评定固体绝缘含水量的方法。它的优点是不需要设备停电或任何额外的试验操作就可以进行评价,但它的制备主要取决于平衡态的确定。
我们在应用平衡特性曲线时应该小心。首先要了解影响油纸水分平衡的诸多因素。
(1)变压器运行温度的影响。这是影响油纸水分平衡的关键,即使环境温度和昼夜周期性负荷波动都可能产生影响,因此保持变压器运行温度的稳定对建立油纸水分平衡至关重要。
(2)达到平衡需要很长时间,有的甚至要几个月。但随着时间的延长,油纸含水量的相对变化越来越小。
(3)变压器的密封状况和固体绝缘老化产生的水分的影响。其实没有不受湿气入侵的密封设备,湿气入侵对天平的影响不言而喻。从老化的角度来看,变压器在运行初期会因老化而产生水,但不同运行时期产生水的分解速度不同。
(4)变压器运行时比停止时更快达到平衡状态,因为热力和强迫油循环可以加速平衡,而停止时温度更低,油纸水分平衡更难建立。
(5)新装变压器的油纸水分容易建立平衡,因为新设备的油纸处于比较干燥的状态。与输电变压器相比,油中含水量随季节变化明显,容易达到平衡状态,因为发电机变压器的负荷和温度相对稳定。
此外,在应用平衡特性曲线时,我们还应该注意:
(1)取油样分析油中含水量时,须记录取样时变压器的运行温度,并在此温度下及时分析油中含水量,否则应用平衡曲线会造成较大误差。
(2)当变压器处于低温(30℃以下)时,应用平衡特性曲线误差较大。这是因为当温度过低时,不容易达到油纸水分的平衡。因此,一般在变压器油温较高时,应取油样分析油中的含水量。
(3)油纸的水平衡有一个漫长的过程,纸中的含水量不可能在温度变化时立即发生变化。因此,不能简单地根据测得的油中含水量,用平衡曲线得出纸中的含水量。这里举一个应用错误的例子:一台变压器的油重为40t,80℃时油中实测含水量为40uL/L时纸重约为5.8t,根据平衡曲线发现纸中含水量为1.5%。当温度降低到20℃时,油中的水含量降低到10uL/L,然后从油中释放出30uL/L的水。即使纸张吸收了所有的水分,纸张中的含水量也只有1.5%。但根据平衡曲线,20℃时油中含水量为10uL/L时,纸中含水量应该是4%,这显然是不可能的。原因是无论是在80℃时还是温度降至20℃时,油纸的含水量都没有达到平衡,导致了两条应用曲线。
在不能确定是否真的达到平衡状态时,可以用油纸水平衡特性曲线来估算变压器运行温度变化时油中含水量变化的可能范围,然后再用固体绝缘的含水量。例如,30℃时,油中的实际含水量为7uL/L。假设油纸的含水量处于平衡状态,根据平衡特性曲线,纸的含水量应为2.5%。当温度上升到60℃时,纸中的水分要析出,降到2.5%以下。即使纸中的水含量在沉淀前仍然是2.5%,油中的Z大水含量也应该是30ul/L..因此,当纸中的含水量为2.5%时,在30-60℃的温度下,油中的含水量应在7-30ul/L之间变化。因此,可以通过反复测量不同温度下油中含水量的变化区间来估算纸中含水量,进而推断出在某一温度下满足文中含水量的油中含水量正常值,从而监测变压器运行时油中是否被水分污染。
平衡特性曲线的另一个重要应用是预测变压器退出运行时油中形成悬浮水的可能性。比如70℃时油中的含水量为10uL/L,纸中的含水量达到平衡时要达到1%。当变压器在20℃的环境温度下停止运行时,纸中的水分不会立即发生变化,会在相当一段时间内保持在1%的水平。理论上,当达到平衡时,油中的含水量在20℃时会变化1uL/L,但不会立即变化,10uL/L的含水量也可能在油中停留一段时间。因为20℃时油的溶解度极限是50uL/L,所以不存在过饱和的危险。但是,如果在70℃时油中的含水量为25uL/L,变压器将在冬季0℃时停止运行。因为油在0℃时的溶解度限是20UL/L,如果多余的水没有进入纸张,就可能形成过饱和,出现悬浮水。水是一种强极性物质。变压器重新运行后,悬浮的水滴会移动到场强较高的区域,造成潜在的危险。