新投高抗油中糠醛超標(biāo)原因及處理方法分析

連三山 梁灝

摘 要：依據(jù)油中糠醛含量的測定可以判斷變壓器固體絕緣老化程度。該文對新油中糠醛含量、來源、處理方法進(jìn)行了分析，并提出了含有糠醛的新油處理后的可能影響進(jìn)行了判斷。

關(guān)鍵詞：高壓并聯(lián)電抗器 ?糠醛 ?絕緣油 ?超標(biāo)原因

中圖分類號：TM63 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0087-02

在某500 kV變電站投產(chǎn)驗收試驗時發(fā)現(xiàn)500 kV**線線路高抗絕緣油中溶解糠醛含量遠(yuǎn)超注意值，由于運(yùn)行中變壓器的絕緣紙老化程度同油中溶解的紙劣化產(chǎn)物之間有一定關(guān)系，所以依據(jù)油中糠醛含量的測定可以判斷變壓器固體絕緣老化程度。根據(jù)運(yùn)行中變壓器的油中糠醛含量判斷變壓器紙絕緣老化情況時，應(yīng)當(dāng)首先確定新投運(yùn)的變壓器油中糠醛含量的數(shù)值。初投運(yùn)的變壓器，不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)絕緣老化， 油中應(yīng)當(dāng)沒有絕緣劣化的產(chǎn)物。因此即使新油中存在極少量的糠醛，也會對設(shè)備絕緣做出不正確的判斷。因為當(dāng)新變壓器油中初始糠醛含量比較大時無法依據(jù)電力標(biāo)準(zhǔn)通過油糠醛含量數(shù)值來判斷絕緣紙是否老化。[1]

1 糠醛來源

1.1 油品出廠含有糠醛

煉油廠的變壓器油主要生產(chǎn)工藝一般是這樣的：原油首先經(jīng)過常壓蒸餾和減壓蒸餾，得到符合變壓器油要求的石油餾分，然后再根據(jù)原油性質(zhì)和變壓器油要求選擇不同形式、不同深度的脫蠟和精制工藝。這些工藝有：酮苯脫蠟、糠醛精制、酚精制、加氫精制、白土精制等，即使使用糠醛精制，國內(nèi)變壓器油生產(chǎn)過程中都具有白土精制工藝、加氫精制、溶劑精制等工藝，故成品變壓器油中不應(yīng)存在糠醛，所以油品出廠含有糠醛可排除。

1.2 紙絕緣老化

該設(shè)備為新投運(yùn)設(shè)備，僅進(jìn)行出廠耐壓、沖擊，現(xiàn)場耐壓試驗，不可能生成大量糠醛，所以紙絕緣老化導(dǎo)致糠醛生成可排除。

1.3 混入再生油

如混入糠醛未處理完全的再生油，會導(dǎo)致油中含有糠醛。且根據(jù)第三方試驗單位試驗數(shù)據(jù)來看，糠醛含量在各相間分布不均（見表1），根據(jù)油品合格證來看，本次**一、二線充入的油品為同一批次、同一存儲罐（見圖1），本不應(yīng)出現(xiàn)如此大的橫向誤差，故以不同比例在各相混入再生油的可能性較大。特別需要注意的是，《電工流體 變壓器和開關(guān)用的未使用過的礦物絕緣油（GB2536-2011）》規(guī)定特殊類油品油中糠醛值不大于0.05 mg/Kg，考慮到第三方試驗單位試驗數(shù)據(jù)還需要除以油品密度（0.9 mg/cm3左右，需實(shí)際測定）才能與國標(biāo)單位制統(tǒng)一，實(shí)際油中糠醛超標(biāo)問題更為嚴(yán)重。

2 基建單位糠醛處理方法及建議

2.1 現(xiàn)場處理方法

根據(jù)了解，基建單位在現(xiàn)場采取直接濾油的方法去除油中糠醛，通過真空脫氣，油中蒸氣壓高于或接近系統(tǒng)殘壓的成分被全部或部分氣化，不同程度地被脫去。因而采用真空脫氣工藝，可以去除油中蒸氣壓較高的成分，如微量水、油中溶解氣體以及油中其他在運(yùn)行中形成的非理想成分。但是由于變壓器油屬于較重的石油餾份，在常溫下的蒸氣壓很低?；▎挝皇褂玫恼婵諡V油設(shè)備的系統(tǒng)壓力為0.05 MPa，濾油溫度額定值為70 ℃（見表2），實(shí)際值為68 ℃（見圖2）?？啡┏叵碌恼魵鈮簽?.33 kPa，低于真空濾油設(shè)備系統(tǒng)壓力;且根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得（在單位時間內(nèi)，V、n一定，R為常數(shù)）：在標(biāo)況下，糠醛的沸點(diǎn)為161.7 ℃;在壓力為0.05 MPa時，糠醛在真空濾油設(shè)備內(nèi)的沸點(diǎn)約為80℃，而真空濾油設(shè)備內(nèi)溫度為70℃，達(dá)不到糠醛在真空濾油設(shè)備內(nèi)的沸點(diǎn)要求，無法有效脫出糠醛。

2.2 物理化學(xué)方法（吸附劑）處理

硅膠對糠醛有吸附作用在，40℃～50℃時溫度對硅膠的吸附能力影響不大。在試驗條件下，經(jīng)過硅膠處理后的變壓器油的糠醛含量下降約30%～40%[3]。

白土也對糠醛有吸附作用，在實(shí)驗室條件下可基本去除糠醛[3]。

如使用其他吸附劑，則先需確定其實(shí)驗室條件下吸附效果及吸附率。

但如在現(xiàn)場處理，考慮到高壓并聯(lián)電抗器本體內(nèi)殘油及紙絕緣吸附，現(xiàn)場處理效果比試驗室處理效果差很多。且處理后還需要進(jìn)行過濾凈化并進(jìn)行試驗保證油的機(jī)械雜質(zhì)合格。

2.3 化學(xué)方法或聯(lián)合方法處理

化學(xué)方法處理在現(xiàn)場無法達(dá)成，需將混入糠醛的油品返廠重新進(jìn)入煉油廠再生設(shè)備進(jìn)行處理。

2.4 換油處理

絕緣老化的變壓器在換油前后，對糠醛含量會造成一些損失，根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，每次換油糠醛損失15%左右[2]。但即使是新變壓器，紙絕緣在含有糠醛的油中長時間浸泡也會導(dǎo)致絕緣紙吸附大量糠醛。因為變壓器中的舊油不會被徹底排放干凈。變壓器的絕緣材料中會吸附較大一部分舊油，變壓器內(nèi)部其他部位也會積存少量舊油。絕緣材料用量不同對油的吸附量也不同;變壓器的不同結(jié)構(gòu)、絕緣材料的不同加工工藝等都可能使變壓器內(nèi)部有不同程度的存油量。

根據(jù)試驗，絕緣紙作為匝絕緣時，包扎層數(shù)不同，浸油飽和量也不同，一般單層絕緣紙的浸油飽和量大約為紙重量的60%～65%，多層絕緣紙大約為90%～115%;絕緣紙板的浸油飽和量大約為20%～25%。變壓器內(nèi)部的剩余油中一般都含有糠醛，這部分糠醛必然會影響換油后新油中的糠醛含量。由于變壓器內(nèi)部剩余油主要被吸附在絕緣材料中，當(dāng)變壓器注入新油時，這部分油將逐漸與新油溶合，使油中糠醛含量最初為零或接近零，而后逐漸上升，最后原先剩余油中棣醛均勻分布于新的油紙絕緣系統(tǒng)中，使油中糠醛含量趨于穩(wěn)定。所以即使進(jìn)行換油處理，對油中糠醛含量影響不大[3]。

2.5 處理后的影響

變壓器油更換后或經(jīng)過不同方法處理后再放回變壓器時，由于變壓器絕緣材料中吸附著原先剩余變壓器油，而這部分油需要一段時間才能經(jīng)過擴(kuò)散、同新注入的油溶合，因而剛充油后變壓器的油中糠醛含量可能接近所充油品的糠醛含量數(shù)值（低于穩(wěn)定值），需要一段時間才會逐步上升，趨于穩(wěn)定，并隨著絕緣老化的進(jìn)一步發(fā)展而升高。特別的，當(dāng)油中存在糠醛時，絕緣老化的速度會不斷加快。因為當(dāng)絕緣油中含有糠醛時，由于糠醛具有很強(qiáng)的化學(xué)活性且為強(qiáng)極性物質(zhì)，極易被氧化或發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。且糠醛在油中、紙絕緣中達(dá)到溶解平衡，當(dāng)油中糠醛發(fā)生氧化反應(yīng)水溶性酸變化或發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)最終向油泥狀態(tài)變化時，根據(jù)化學(xué)平衡原理，絕緣油中、紙絕緣中未生成糠醛的有機(jī)物會向生成糠醛的方向發(fā)展，從而導(dǎo)致油中糠醛含量緩慢升高，絕緣老化加速。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢朝春，宦扶天.基于糠醛含量分析的變壓器固體絕緣檢測分析[J].電氣開關(guān)，2013（3）：60-62.

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[3] 薛辰東.變壓器油處理對油中糠醛含量的影響[J].華北電力技術(shù)，1992（11）：18-20，64.

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[5] 傅獻(xiàn)彩.物理化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.