主變絕緣異常的試驗(yàn)探究

宋雅瑞

摘要：主變是變電站工作中的重要設(shè)備，變電站主變絕緣油在正常運(yùn)行過程中受到外界影響的因素眾多，容易出現(xiàn)氧化變質(zhì)，絕緣油變質(zhì)老化直接影響到主變的絕緣性能，導(dǎo)致主變出現(xiàn)絕緣異常，影響到變壓器的正常運(yùn)行。文章對某變電站一臺(tái)110kV主變的主變絕緣異常進(jìn)行了試驗(yàn)探究，分析了異常問題產(chǎn)生的主要原因是絕緣油老化，并此提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：主變；絕緣異常；變電站；電力設(shè)備；絕緣油 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM835 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0210-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.106

變壓器絕緣油是變壓器的重要組成部分，在變壓器運(yùn)行的過程中，能起到較好的絕緣散熱效果，可以說是影響到變壓器絕緣性能的主要因素。變壓器絕緣油出現(xiàn)質(zhì)量老化問題，也會(huì)造成變壓器的絕緣異常，通過對主變絕緣油溶解氣體色譜的檢測，能找到變壓器內(nèi)部出現(xiàn)的故障信息特征。變壓器絕緣油出現(xiàn)質(zhì)量老化問題會(huì)影響到主變的絕緣性能，造成絕緣異常，因此進(jìn)行試驗(yàn)研究找到問題原因和解決方案極為重要。

1 主變絕緣性能異常問題

某變電站一臺(tái)110kV主變，是該變電站的主要電力供應(yīng)來源，工作的環(huán)境較為惡劣，電流和負(fù)荷都較大，在一次檢測中發(fā)現(xiàn)這一臺(tái)110kV主變出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的變壓器絕緣異常，分析原因發(fā)現(xiàn)主要是絕緣油發(fā)生異常。由于該110kV主變是變電站主要的供電設(shè)備，為了保證變電站正常的運(yùn)行，需要保證其運(yùn)行過程的安全穩(wěn)定，絕緣油的更換有著嚴(yán)格的要求，對其進(jìn)行了進(jìn)一步的老化檢測項(xiàng)目分析，分析變壓器絕緣油是否需要更換處理。

2 主變絕緣性能異常問題診斷

2.1 異常指標(biāo)分析

變壓器絕緣油的理化分析是判斷絕緣油質(zhì)量老化問題的主要依據(jù)，更為深入地對異常指標(biāo)進(jìn)行分析，可以初步判定主變絕緣油質(zhì)量老化狀況，各個(gè)指標(biāo)的分析結(jié)果如下：

2.1.1 酸值。酸值是最能直接反映絕緣油質(zhì)量老化的指標(biāo)之一，絕緣油質(zhì)量良好狀況下，酸值較低，絕緣油也較為穩(wěn)定。主變在變電站正常工作狀況下，受到外界因素的影響較大，包括溫度、濕度、電場等的影響，會(huì)導(dǎo)致絕緣油氧化變質(zhì)，生成養(yǎng)護(hù)產(chǎn)物。運(yùn)行油的酸值主要是有機(jī)酸，這也是所有有機(jī)酸的總和，無論是高分子酸還是低分子酸，如果絕緣油中的水溶性酸含量增加，會(huì)直接改變絕緣油的pH值，這些水溶酸也會(huì)腐蝕絕緣材料和絕緣金屬，影響到變壓器的絕緣效果，降低其絕緣壽命。酸值也是判斷絕緣油是否需要更換的重要指標(biāo)。在GB/T 7595-2008標(biāo)準(zhǔn)中，認(rèn)為絕緣油的酸值應(yīng)該保持在0.1mg KOH/g以下，pH值需要在4.2以上。分析該臺(tái)110kV主變的酸值超出標(biāo)準(zhǔn)酸值。

2.1.2 腐蝕性硫。腐蝕性硫是包括硫和硫化物在內(nèi)的物質(zhì)，會(huì)和絕緣油發(fā)生反應(yīng)，生成有害物質(zhì)，腐蝕絕緣金屬或者絕緣非金屬，尤其是會(huì)腐蝕變壓器中的絕緣材料和其他部位的金屬。分析近年來變壓器內(nèi)部由于腐蝕性硫出現(xiàn)絕緣故障之后，絕緣油質(zhì)量老化，進(jìn)而造成了變壓器在正常運(yùn)行的過程中，變壓器內(nèi)部的固體絕緣材料造成的腐蝕，一旦造成了內(nèi)部絕緣材料的腐蝕，必須要更換絕緣油。腐蝕性硫也是衡量絕緣油質(zhì)量老化后對變壓器內(nèi)部固體絕緣材料腐蝕危害的主要指標(biāo)，分析該臺(tái)110kV主變的腐蝕性硫，可以看出絕緣油已經(jīng)具備了腐蝕性。

2.1.3 顏色和油泥。絕緣油在經(jīng)過較長時(shí)間使用之后，絕緣油的顏色會(huì)逐漸加深，氧化物和油泥增加，透明度也會(huì)下降，也會(huì)造成絕緣油質(zhì)量老化。通過絕緣油中的樹脂物質(zhì)、瀝青和染色物質(zhì)狀態(tài)，可以分析絕緣油的老化程度。一般來說，全新的絕緣油顏色在0.5以下，絕緣油正常運(yùn)行狀況下保持在3.0以下，而該110kV主變的絕緣油顏色為4.0級，可以看出絕緣油已經(jīng)處于深度氧化階段。油泥也是衡量絕緣油是否發(fā)生質(zhì)量老化的指標(biāo)，絕緣油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后，會(huì)生成氧化物，經(jīng)過反應(yīng)之后會(huì)生成油泥，而油泥會(huì)附在繞組絕緣上，影響其正常的散熱，會(huì)導(dǎo)致固體絕緣局部過熱，使得變壓器的固體絕緣部位出現(xiàn)明顯的氧化，嚴(yán)重影響到變壓器的正常使用壽命。通過分析該臺(tái)110kV主變的油泥可以看出該絕緣油已經(jīng)出現(xiàn)了質(zhì)量老化。

2.1.4 界面張力。絕緣油的界面張力也是衡量絕緣油中是否有老化物質(zhì)的有效方式，絕緣油是由多種烴類物質(zhì)組成的混合物，在正常運(yùn)行過程中，會(huì)受到溫度、濕度、電場等的影響，會(huì)導(dǎo)致絕緣油氧化變質(zhì)，生成酸類和醛類物質(zhì)。界面張力可以判斷絕緣油的老化程度，根據(jù)GB/T 7595-2008標(biāo)準(zhǔn)的要求，界面張力應(yīng)該控制在19mN/m以上，分析該臺(tái)110kV主變的界面張力，并不符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.5 介質(zhì)損耗因數(shù)。介質(zhì)損耗因數(shù)也是影響到變壓器運(yùn)行的指標(biāo)之一，主要是反映絕緣油中的電流造成的功率損耗，進(jìn)而判斷絕緣油的老化狀況。根據(jù)GB/T 7595-2008標(biāo)準(zhǔn)的要求，介質(zhì)損耗因數(shù)應(yīng)該控制在4%以下，分析該臺(tái)110kV主變的介質(zhì)損耗因數(shù)已超出標(biāo)準(zhǔn)要求，判斷為不符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 綜合診斷結(jié)果

通過對該臺(tái)110kV主變的綜合診斷可以看出，絕緣油確實(shí)出現(xiàn)了質(zhì)量老化，多項(xiàng)衡量指標(biāo)都不符合要求，需要更換該臺(tái)110kV主變的絕緣油，確保其絕緣強(qiáng)度，避免由于絕緣油老化出現(xiàn)變壓器運(yùn)行故障。為了保證變壓器的正常運(yùn)行，在更換絕緣油時(shí)，需要對變壓器內(nèi)部進(jìn)行清洗，保證干燥，清除油泥和其他殘留物，避免全新的絕緣油進(jìn)入到變壓器中短時(shí)間內(nèi)再次發(fā)生氧化反應(yīng)，影響到絕緣油的使用壽命。

3 主變絕緣性能異常問題處理方案

由于該臺(tái)110kV主變絕緣油已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重老化，需要停止運(yùn)行工作，給予更換絕緣油，根據(jù)更換絕緣油不同的方式，可以在變電站工作現(xiàn)場進(jìn)行停機(jī)更換，或是將主變返廠更換。如果在變電站工作現(xiàn)場進(jìn)行停機(jī)更換，耗費(fèi)的時(shí)間較少，只要保證天氣狀況好，空氣中濕度較低即可以更換絕緣油，但是可能會(huì)出現(xiàn)變壓器內(nèi)部的油泥和其他殘留物清除不徹底的狀況出現(xiàn)，選擇這種方式需要定期進(jìn)行跟蹤檢測。如果將主變返廠更換絕緣油，能確保完全清除變壓器內(nèi)部的油泥和其他殘留物，全新的絕緣油進(jìn)入到變壓器中短時(shí)間內(nèi)不會(huì)再次發(fā)生氧化反應(yīng)，但是耗費(fèi)的時(shí)間較長，而且還會(huì)影響到變電站正常的工作，相應(yīng)的成本也會(huì)增加。

綜合分析以上兩種主變絕緣性能異常問題處理方案，結(jié)合某變電站的工作實(shí)際狀況，對于時(shí)間的要求較高，選擇第一種更換絕緣油的方案。

4 主變絕緣性能異常問題處理方案的實(shí)施

4.1 準(zhǔn)備工作

在更換絕緣油之前，首先辦理問題處理手續(xù)，對該臺(tái)110kV主變進(jìn)行檢查和數(shù)據(jù)的記錄和更新，協(xié)調(diào)好該臺(tái)110kV主變停止工作后這段時(shí)間內(nèi)變電站的工作；然后準(zhǔn)備更換材料，包括真空濾油機(jī)、油罐、真空泵、密封材料、防火材料、防水材料等；在更換之前做好相應(yīng)的預(yù)防性試驗(yàn)，包括絕緣電阻試驗(yàn)、吸收比試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、介質(zhì)損耗試驗(yàn)、直流泄漏試驗(yàn)等；最后根據(jù)《變壓器油》（GB 2536-1990）標(biāo)準(zhǔn)的要求，對全新的絕緣油的理化指標(biāo)進(jìn)行分析檢測，確保新更換的絕緣油理化指標(biāo)合格。

4.2 排油

經(jīng)過準(zhǔn)備工作之后，對該臺(tái)110kV主變的絕緣油進(jìn)行變壓器本體處理，處理時(shí)間保持在8h。排油處理的操作需要保證在天氣狀況良好的時(shí)候處理，本身主變排油過程對天氣、濕度等參數(shù)的要求較高，不能將變壓器鐵芯長時(shí)間暴露在空氣中，如果空氣中響度濕度較大，不能進(jìn)行排油操作。通過排油操作要盡可能地排出變壓器內(nèi)的殘油。

4.3 沖洗

經(jīng)過排油處理后，需要用全新的絕緣油對變壓器內(nèi)部進(jìn)行沖洗，沖洗掉變壓器內(nèi)部表面的質(zhì)量老化絕緣油，沖洗時(shí)間保持在4h。在用全新的絕緣油進(jìn)行沖洗時(shí)，盡可能地沖洗掉表面的油泥和其他殘留物，沖洗過程需要從上到下進(jìn)行，需要對變壓器內(nèi)部進(jìn)行全面的清洗，保證每個(gè)部位都能清洗到位。經(jīng)過沖洗處理后，有效的清除變壓器內(nèi)部的油泥和其他殘留物，避免全新的絕緣油進(jìn)入到變壓器中短時(shí)間內(nèi)再次發(fā)生氧化反應(yīng)，影響到更換絕緣油工作的質(zhì)量。

4.4 真空脫氣和注油

利用6000L/h真空凈油機(jī)對出油裝置進(jìn)行改造連接，控制好真空循環(huán)管路，做好封堵工作。在進(jìn)行真空脫氣的工作中，需要先將變壓器的絕緣油箱中抽真空到0.02MPa，然后進(jìn)行繼續(xù)處理，確保滿足真空壓力的要求。在真空注油環(huán)節(jié)需要將注入到變壓器絕緣油箱中的全新絕緣油進(jìn)行過濾加熱，然后再注入到變壓器絕緣油箱內(nèi)，進(jìn)行熱油循環(huán)，保證時(shí)間控制在24h。完成注油和熱油循環(huán)工作之后，根據(jù)油面高度，再次進(jìn)行調(diào)整，將絕緣油補(bǔ)充到稍高油位高度之后，靜置36h以上，然后抽取絕緣油樣本進(jìn)行全面的檢測，并進(jìn)行跟蹤檢測，分析新注入的絕緣油狀態(tài)是否發(fā)生變化。

4.5 主變絕緣性能異常問題處理結(jié)果

在變電站的工作中，主變的絕緣油質(zhì)量老化問題愈加重視，分析各種理化指標(biāo)，能確定絕緣油是否出現(xiàn)質(zhì)量老化，是否需要進(jìn)行更換，如果出現(xiàn)絕緣異常問題沒有及時(shí)更換，會(huì)嚴(yán)重影響到變壓器的絕緣性能，嚴(yán)重影響到變壓器的使用壽命。該臺(tái)110kV主變經(jīng)過更換絕緣油處理之后，從跟蹤檢測的指標(biāo)結(jié)果可以看出，更換完絕緣油之后，新注入的絕緣油各項(xiàng)理化指標(biāo)都保持正常，并沒有快速氧化的趨勢。

5 結(jié)語

綜上所述，在主變的試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對比有較大出入的時(shí)候，不能僅僅通過表象就確定問題原因，而是要首先確定試驗(yàn)所用設(shè)備無異常之后，根據(jù)試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)分布規(guī)律，通過全面分析后再做出判斷故障的根源。為了防止主變絕緣異常的出現(xiàn)，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，無論是運(yùn)行還是停機(jī)期間，都需要保證其狀態(tài)穩(wěn)定，做好日常的維護(hù)工作，檢查絕緣油質(zhì)量狀況，避免出現(xiàn)絕緣異常，盡可能在主變絕緣異常出現(xiàn)之前就做好預(yù)防工作。

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（責(zé)任編輯：小 燕）