變壓器油介損值超標(biāo)的原因分析及對(duì)策探討

胡湘娥

摘 要：文章首先分析了可能導(dǎo)致變壓器油介損超標(biāo)的各類原因，接著提出防范措施，并就應(yīng)對(duì)介損超標(biāo)的處理辦法進(jìn)行概述，最后以某臺(tái)110kV變壓器為實(shí)例，詳細(xì)闡述其油處理的過(guò)程和工藝。文章的目的是希望為提升變壓器運(yùn)維水平而拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：變壓器油；介損超標(biāo)；對(duì)策

0 引言

變壓器的主要絕緣介質(zhì)是變壓器油。變壓器油的優(yōu)劣是通過(guò)介損因數(shù)來(lái)反映的。運(yùn)行中，我們應(yīng)定期抽取油樣進(jìn)行介損測(cè)試或通過(guò)在線檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)介損超標(biāo)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行綜合分析，并采取合理、有效的方法來(lái)改善油質(zhì)。

1 變壓器油介損超標(biāo)原因分析

介損指的是交變電場(chǎng)引起的泄漏電流的功率損耗。造成介損超標(biāo)的因素是多個(gè)層面的，既有外部因素，也有內(nèi)部因素，下面分別予以闡述。

1.1 雜質(zhì)層面

變壓器內(nèi)部除了變壓器油之外，還有固體形式的絕緣材料（如絕緣紙）。這些絕緣材料中含有膠體粒子狀（直徑在10-9m～10-7m之間）的雜質(zhì)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，膠體粒子會(huì)逐漸析出并發(fā)生聚結(jié)，進(jìn)而在重力作用下形成沉淀。雖然這個(gè)過(guò)程比較慢，但終究是一種非平衡、非穩(wěn)定態(tài)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)沉淀物的比例達(dá)到0.02%，介質(zhì)電導(dǎo)會(huì)升高幾十倍，從而使絕緣油的介損超標(biāo)。另外，變壓器油在運(yùn)輸、加注過(guò)程中，難免會(huì)混入塵埃顆粒，這也是雜質(zhì)的來(lái)源之一。

1.2 變壓器結(jié)構(gòu)層面

變壓器器身是全密閉結(jié)構(gòu)，為了減少潛在滲漏點(diǎn)，一些設(shè)備廠家取消了凈油器（能產(chǎn)生虹吸）配置，這在一定程度上不利于變壓器油的穩(wěn)定。原因是：變壓器的絕緣部分或多或少會(huì)有水分存在，如配置有凈油器，將能在運(yùn)行中“吸走”這部分水分，從而保證變壓器內(nèi)部絕緣的良好；反之則絕緣能力會(huì)下降。

1.3 金屬離子層面

變壓器本體有不少銅質(zhì)構(gòu)件，在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)發(fā)生磨損（如油泵軸或葉輪磨損），有的還會(huì)產(chǎn)生腐蝕（如裸露銅引線），這樣就會(huì)有一定數(shù)量的銅離子進(jìn)入到變壓器油中。另外，當(dāng)變壓器嚴(yán)重過(guò)載，其內(nèi)部銅質(zhì)繞組會(huì)異常發(fā)熱，使銅離子熔融到絕緣油中。以上兩類情況均會(huì)引起變壓器油介損升高。

1.4 微生物層面

在變壓器安裝和大修過(guò)程中，如有厭氧、厭光類微生物浸入，則當(dāng)變壓器全部密封后，這些微生物會(huì)在變壓器油中生長(zhǎng)、代謝和繁殖，進(jìn)而形成微生物膠體。由于這類膠體呈現(xiàn)電的非中性（或正或負(fù)），因此會(huì)增大油的電導(dǎo)值和電導(dǎo)損耗，也就是增大了介質(zhì)損耗。根據(jù)相關(guān)研究，微生物污染程度與油溫（負(fù)載）有關(guān)，一般50℃～70℃范圍為微生物的活躍區(qū)間。所以，有些介損超標(biāo)的變壓器到了冬季又恢復(fù)正常了。

1.5 含水量層面

根據(jù)研究，當(dāng)純凈絕緣油的含水量在40mg/L以下時(shí)，油的介損影響不大；當(dāng)油的含水量超過(guò)60mg/L時(shí)，介質(zhì)因數(shù)會(huì)迅速上升。變壓器絕緣油的水分來(lái)源：①絕緣材料深層所殘留的水分（因經(jīng)歷干燥處理，所以量較少）；②運(yùn)輸、安裝過(guò)程中保護(hù)措施不到位，使絕緣材料再度受潮；③運(yùn)行中硅膠更換不及時(shí)，致使潮氣通過(guò)呼吸器滲入油面；④如油中存在溶解氧，則當(dāng)絕緣油溫度上升時(shí)（伴隨負(fù)荷上升），會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使油熱裂解為有機(jī)酸和水。綜上，有多種潛在可能會(huì)使變壓器油的水分超標(biāo)。

2 防范對(duì)策和處理措施概述

2.1 防范對(duì)策

管理層面：①加強(qiáng)變壓器投運(yùn)前的全過(guò)程（包括制造、試驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)）油務(wù)監(jiān)督，切實(shí)保證新油質(zhì)量；②投運(yùn)后嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程更換硅膠，操作瓦斯繼電器等。技術(shù)層面：①大力推行油色譜在線監(jiān)測(cè)，積極推動(dòng)狀態(tài)檢修；②適時(shí)補(bǔ)加T501等抗氧化劑，以延緩油品老化。

2.2 應(yīng)對(duì)介損增大的處理辦法

（1）換油。步驟依次為：1）放掉舊油；2）用合格油沖洗變壓器內(nèi)部；3）真空注油。該方法節(jié)省停電時(shí)間，適用于已運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間、油質(zhì)已嚴(yán)重劣化的變壓器。該方法耗費(fèi)相對(duì)較大，且對(duì)環(huán)保有消極影響，因此不推薦經(jīng)常使用。

（2）真空濾油。即利用真空濾油機(jī)對(duì)油進(jìn)行加熱循環(huán)。該方法僅能去除油中的機(jī)械雜質(zhì)、水分以及溶解氣體，對(duì)有機(jī)雜質(zhì)無(wú)能為力。

（3）再生處理。分吸附劑法和硫酸/白土法兩類。其中，吸附劑法又細(xì)分為接觸法和滲濾法。接觸法指在油中添加吸附劑，然后攪拌再生；滲透法指利用凈化器（裝有吸附劑）去滲濾油。吸附劑法一般處理介損超標(biāo)不嚴(yán)重的油。硫酸/白土法是先用硫酸去除多種老化產(chǎn)物，再用白土去除殘留，適用于介損超標(biāo)嚴(yán)重的油。

3 基于110kV變壓器的案例

某省1臺(tái)110kV主變于2006年7月投產(chǎn)，2012年5月對(duì)變壓器進(jìn)行周期試驗(yàn)，情況為：擊穿電壓61.5kV，微水含量5.0mg/L，油色譜H2含量，介損8.233%?？梢?jiàn)，主要呈現(xiàn)的問(wèn)題是介損明顯超標(biāo)（正常要求≤2%）。

原因排查過(guò)程：①在變壓器套管、儲(chǔ)油柜等處未發(fā)現(xiàn)進(jìn)水跡象，說(shuō)明變壓器密封良好，可排除受潮可能。②由油色譜分析可知，油的理化性能良好，說(shuō)明油未老化。③先后采用真空濾油機(jī)和壓力式濾油機(jī)進(jìn)行處理，油的介質(zhì)變化不大，說(shuō)明引起介損超標(biāo)的不是機(jī)械雜質(zhì)。④對(duì)變壓器吊罩，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部臟污及異物。

由上，我們推斷影響該臺(tái)主變介損數(shù)值的主要是溶膠類雜質(zhì)。因此，選擇“真空濾油”+“再生處理”相串聯(lián)的方法來(lái)應(yīng)對(duì)。具體來(lái)說(shuō)，就是選用白色粗孔硅膠作為再生劑，讓變壓器油先經(jīng)硅膠滲濾，然后進(jìn)入真空濾油環(huán)節(jié)。相關(guān)參數(shù)設(shè)置：油溫控制在62℃～67℃，真空度設(shè)定-0.08～-0.095MPa，再生-凈化時(shí)間控制為70h。

治理結(jié)果：介損由8.233%下降為1.112%，水分由5.0mg/L下降為4.1mg/L，擊穿電壓由61.5kV上升到64.2kV，其他如界面張力、閃點(diǎn)、酸值、PH值等均有所改善。變壓器的絕緣由此得到全面恢復(fù)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)變壓器油介損超標(biāo)，應(yīng)首先分析具體原因，然后再采取針對(duì)性措施。這樣才能兼顧停電時(shí)間與處理質(zhì)量，保證設(shè)備的長(zhǎng)久安全運(yùn)行。

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