0 引言
变压器绝缘油是电力变压器主要绝缘介质之一，其绝缘性能与散热性能直接影响电力变压器的安全稳定运行。通过监测油中微量溶解气体成分与含量，可以准确判断变压器运行状态与故障类型。微水是引发变压器故障主要因素之一，可以极大降低变压器内各绝缘材料的绝缘性能，也会腐蚀变压器内部金属部件，进而加快变压器老化，降低使用寿命。同时，变压器油中微水也会改变油中溶解气体成分，干扰变电站运维人员开展变压器故障诊断。
1 变压器绝缘油中溶解气体与水分
1.1 绝缘油中溶解气体
变压器绝缘油是一种从石油原油中提炼而来的特殊工业用油，内部含有各种烷烃、烯烃等化学有机物。变压器在运行过程中，由于电场、热场等物理因素以及化学反应的影响，会产生 H₂、碳氧化合物、碳氢化合物的多种微量气体，并溶解在变压器绝缘油中。当变压器发生故障时，油中溶解的微量气体的含量与比值会发生变化。检修人员通过对油中溶解气体含量绝对量、含量比值、周增量、日增量等参数进行监控与分析，能较准确地诊断变压器故障类型与严重程度。
1.2 绝缘油中的水分
如果变压器油在生产、运输、存储以及运行过程中混入水分，就会导致变压器绝缘强度下降，造成内部绝缘局部放电，使设备击穿电压降低，从而造成设备安全隐患。同时微水也会干扰变压器绝缘油油色谱检测，使变压器内部故障判断复杂化，为运维人员在对变压器进行故障处置决策时造成干扰。
2 绝缘油中溶解气体分析与判断
根据 DL/T722—2014《变压器油中溶解气体分析与判断导则》，变压器故障类型可分为油过热、油和纸过热、油纸绝缘局部放电、油中火花放电、油中电弧、油和纸中电弧等类型，判断气体类型主要包含 H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₆、C₂H₆，共计 7 种标志气体，可通过以上气体的比值、编码、编码组合等手段来判断变压器故障类型。
3 水对变压器油中故障气体影响实验
3.1 水对变压器油中故障气体影响实验准备
（1）标准气体：准备 2 个标准气体样本气瓶。
（2）油色谱检测仪：为排除油色谱检测原理因素对实验结果影响，选用河南中分 ZF-301 气相色谱仪、武汉南瑞 Transfix 光声光谱仪 2 种油色谱检测仪进行油中溶解气体检测。
（3）实验油箱：实验油箱由贮油罐、贮气罐、油（气）管以及各种阀门组成。贮油罐底部通过气管与贮气罐连接，所有管道加设截止阀。
（4）其他：配油机、振荡仪、恒温箱、45 号绝缘油、注射器、温度计等。
3.2 水对变压器油中故障气体影响实验过程
（1）将注满 45 号绝缘油的 6 个实验样本按组别设置不同温度与成分。
（2）油箱内油温达到预设值且稳定后，将同组实验油箱依照排气口-注气口形式串联，利用配油机将标准气体注入实验油箱进行通气配油，持续时间为 4 h，配油后静置 1 h。
（3）取油检测。
3.3 水对变压器油中故障气体影响实验结果
经油色谱检测仪检测，结果显示：在未含水的变压器油中，溶解气体随温度升高而缓慢升高；在含水的变压器油中，H₂ 含量随温度升高而显著增加，其他气体含量与温度高低成正相关，但上升程度不明显；温度较低时，水对变压器油中溶解气体具有一定影响，除 H₂ 略有增长外，其他气体增长并不明显；温度较高时，水会造成变压器油中溶解的 H₂ 与总烃类气体含量增长，其中 H₂ 增长最为剧烈，C₂H₂ 最不敏感。
4 水对空白油影响实验
由水对绝缘油中故障气体影响实验可以看出，变压器绝缘油中所溶解的故障气体对水敏感的主要是 H₂ 以及除 C₂H₂ 外的总烃类气体。为了验证水在绝缘油中是否能因化学反应生成相应气体，特开展水对空白油影响实验。
4.1 水对空白油影响实验准备与实验过程
为检测水分在变压器油中是否产生相应故障气体，首先准备空白油进行油色谱检测，再依次将 10 L 空白油加入油罐，并注入 50 mL 蒸馏水后放入恒温箱，同时与不含水的绝缘油进行分组比对，当油箱内部油温达到预设值，稳定后密封并静置 48 h，然后对不同温度下带水油样进行油色谱检测并比对数据。
4.2 水对空白油影响实验结果
通过水对空白油影响实验结果可知：水能单独在绝缘油中参与反应，生成大量 H₂ 与少量总烃类气体；所产气体与温度相关度较高，当温度较低时则油溶解的气体较少，随着温度升高，油中溶解的 H₂ 急剧上升，并在 80℃ 附近升势放缓；油中溶解的总烃类气体中，CH₄ 对水的敏感性最高，C₂H₂ 对水的敏感性最低。实验结束后，拆除油箱发现在含水的实验样本中，温度超过 60℃ 的实验样本中的水会形成白色乳化液体分布在油底部。再结合油色谱检测数据，说明在一定的温度下，水已经和绝缘油或其他物质发生了化学反应。
5 结语
本文通过以上实验可得以下结论：当绝缘油中有故障气体产生时，水分与温度会影响其在绝缘油中溶解含量，其中 H₂ 与总烃类气体对温度与水分的敏感性较高，说明水分与温度可以分别在一定程度上影响绝缘油对故障气体溶解。当绝缘油中无故障气体产生时，油中水分也会引起 H₂ 与总烃类气体在绝缘油中含量的增加，并与温度相关；当油温较低时，产生的气体含量较低，随着温度的升高，H₂ 的产出急剧增高，总烃类气体缓慢升高；当油温达到 80℃ 左右时，气体产出趋于稳定。这说明当绝缘油有水分后，即便没有电场电离水分子，也可产生 H₂ 以及部分碳氢化合物，并与温度的高低高度相关。
综上所述，当变压器进水后，无论变压器是否故障，水分均能引发油色谱数据的改变，变电站运维人员需要充分考虑变压器油中含水的可能，从而更加准确地掌控变压器实际运行状态。