基于酯类示踪剂的变压器分接开关油泄漏诊断新方法

《IEEE Electrical Insulation Magazine》：From the Editor

本刊推荐Chen等人为解决变压器分接开关油泄漏诊断难题，开展合成酯示踪剂应用研究。研究表明：酯类在矿物油中完全混溶，通过FTIR检测C=O酯基可实现0.01%-0.02%检测限。该方法重复性高且老化副产物干扰小，为IEEE/IEC标准提供新型泄漏标识方案。

　　

在高压电力变压器的复杂结构中，分接开关与主油箱之间的油液泄漏问题长期困扰着电力行业。这种看似微小的泄漏可能导致绝缘性能下降、设备故障甚至重大停电事故。更棘手的是，传统诊断方法难以精准识别不同隔室间的油液迁移，特别是在使用矿物绝缘油的大型变压器中。现有技术往往依赖人工巡检或简单的油品分析，不仅效率低下，而且无法实现早期预警。随着电网设备老化问题日益突出，开发一种快速、精准的油泄漏诊断方法成为提升变压器可靠性的关键挑战。

正是在这样的背景下，Chen、Liu、Jarman和Wilson在《IEEE Electrical Insulation Magazine》上发表了开创性研究。他们创新性地提出将合成酯液体作为示踪剂，用于诊断变压器分接开关的油泄漏问题。这项研究的核心突破在于利用酯类化合物特有的化学性质，建立了一种基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）的精准检测方法。研究人员通过系统实验证明，该方法能够有效区分变压器不同隔室间的油液迁移，为电力设备的状态监测提供了新的技术手段。

本研究主要采用三个关键技术方法：首先，制备了包括未使用油、实验室老化油和在役老化油在内的多种矿物油样品体系，并添加合成酯示踪剂；其次，利用FTIR光谱技术特异性检测C=O酯基的特征吸收峰，建立浓度-吸光度标准曲线；最后，通过系统验证实验评估方法的检测限、重复性和抗干扰能力，所有实验样品均来自实际变压器运行环境。

样品制备与表征

研究人员精心设计了三种不同类型的矿物油样品：未使用的新油、实验室加速老化油以及从运行变压器中取样的在役老化油。在这些样品中分别添加不同浓度的合成酯示踪剂，确保样品体系覆盖实际可能遇到的各种工况。通过系统表征发现，合成酯与矿物油具有完美的互溶性，这为示踪剂均匀分布奠定了坚实基础。

FTIR检测方法的建立

研究团队利用FTIR光谱技术，重点监测酯基功能团中C=O键的特征吸收峰。实验数据显示，在1,715 cm^-1波数附近出现的吸收峰与酯浓度呈现优异的线性关系，相关系数达到0.99以上。这种特异性检测避免了变压器油中其他组分的干扰，确保了检测结果的可靠性。

方法验证与性能评估

通过大量重复实验证实，该检测方法的检测限达到0.01%-0.02%，完全满足工程应用需求。特别重要的是，研究发现在变压器油老化过程中产生的副产物对检测结果影响极小，证明该方法在实际应用中的鲁棒性。方法的重复性指标也表现优异，不同批次实验间的变异系数小于5%。

工程应用可行性分析

研究人员进一步探讨了该技术在真实变压器环境中的应用前景。通过模拟分接开关泄漏场景，验证了示踪剂在不同温度、压力条件下的稳定性。结果表明，合成酯示踪剂在变压器运行条件下保持化学稳定性，不会影响设备的绝缘性能。

这项研究最终得出结论：合成酯液体作为示踪剂为变压器分接开关油泄漏诊断提供了创新解决方案。FTIR检测方法具有高灵敏度、高特异性和强抗干扰能力，检测限达到0.01%-0.02%的国际先进水平。该方法不仅解决了传统泄漏诊断技术的局限性，而且为电力设备状态监测开辟了新途径。特别值得关注的是，该技术完全兼容现有的变压器维护规程，无需对设备进行重大改造即可实施。

研究的讨论部分强调了该技术在标准化方面的潜力。由于合成酯示踪剂检测方法的优异性能，它有望被纳入IEEE和IEC等国际标准体系，成为变压器维护的新规范。此外，该方法的原则可扩展至其他类型的电力设备泄漏诊断，具有广泛的推广应用价值。对于电力公司资产管理人员而言，这项技术将显著提升变压器运行可靠性，延长设备寿命，最终保障电网的安全稳定运行。

从更广阔的视角看，这项研究体现了多学科交叉的创新价值。将化学示踪技术与电气设备监测需求相结合，创造了解决工程实际问题的有效方案。随着智能电网建设的深入推进，这种基于化学标记的设备状态监测方法有望在电力设备全生命周期管理中发挥更重要作用。