變壓器油的制備及其電氣性能試驗(yàn)研究

楊錫寶

摘要：近年來隨著我國輸變電線路朝著長距離、特高壓、直流輸電的方向發(fā)展，作為重要的變壓器配套絕緣材料，變壓器油的需求量也在逐年的增加。為了能夠滿足輸變電線路建設(shè)的變壓器油需求量，下文將對變壓器油的制備及其電氣性能試驗(yàn)展開詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：變壓器油;制備;電氣性能試驗(yàn)

1 開展電力變壓器電氣性能試驗(yàn)的必要性分析

由于電力變壓器自身功能有著一定的特殊性，需要對生產(chǎn)制造完成后將要出廠的電力變壓器進(jìn)行電氣試驗(yàn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠性，及時(shí)處理其中可能存在的安全隱患;在對電力變壓器進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)開展絕緣試驗(yàn)，增強(qiáng)變壓器長期使用中的安全可靠性，實(shí)現(xiàn)對變壓器工作性能的綜合評估。同時(shí)，電力變壓器維護(hù)與修理作業(yè)開展中絕緣試驗(yàn)的落實(shí)，可以為構(gòu)件性能可靠性增強(qiáng)提供必要的參考信息;對正在運(yùn)行的電力變壓器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，可以降低其故障發(fā)生率。同時(shí)，通過電力變壓器耐壓試驗(yàn)開展，有利于優(yōu)化變壓器工作性能，減少維修成本，確保其長期運(yùn)行中能夠處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2 我國變壓器油性能檢測的標(biāo)準(zhǔn)

在2012年6月1日以前，依據(jù)電壓等級和國際電工委員會發(fā)布的IEC60296-82和ASTMD3487-82，我國的變壓器油性能檢測標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)等級：普通變壓器油和超高壓變壓器油。其中，根據(jù)低溫性能將變壓器油分為10號、25號和45號;將超高壓變壓器油按低溫性能分為25號和45號。在2012年6月1日，國家重新修訂后的GB2536-2011正式頒布實(shí)施，標(biāo)志著此前的變壓器油標(biāo)準(zhǔn)和斷路器油標(biāo)準(zhǔn)全部作廢。新檢測標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)抗氧劑的含量劃分為U、T、I三類，且根據(jù)最低冷態(tài)投運(yùn)溫度劃分為5個(gè)牌號。性能檢測項(xiàng)目增加了苯胺點(diǎn)、水溶性酸堿、帶電傾向、PCA含量和PCB含量等。其中，將酸值的檢測方法改為電位滴定法，合格標(biāo)準(zhǔn)提高為0.01mgKOH/g;對于氧化安定性的評定標(biāo)準(zhǔn)則采用NB/SH/T0811。經(jīng)過對比研究分析，新標(biāo)準(zhǔn)與舊標(biāo)準(zhǔn)的主要差異在于新標(biāo)準(zhǔn)增加了水溶性酸或堿的檢測項(xiàng)目，提高了對于特殊用途變壓器油和2-糠醛含量的要求標(biāo)準(zhǔn)。

3 變壓器油的制備

在200mL固定床加氫試驗(yàn)裝置和1kg/h糠醛精制裝置上進(jìn)行試驗(yàn)。選擇常見市售加氫處理催化劑LH23、加氫補(bǔ)充精制催化劑FV-10、加氫脫酸催化劑3936為試驗(yàn)用催化劑，在中試裝置上經(jīng)過大量條件試驗(yàn)得到優(yōu)化后的工藝條件。在該工藝條件下制備變壓器油產(chǎn)品大樣。

4 電氣性能試驗(yàn)

4.1 介質(zhì)損耗因數(shù)

衡量變壓器油介質(zhì)損耗的大小常用介質(zhì)損耗因數(shù)（tanδ）。電容電流的相位比電壓超前90度角，而由電容電流、電導(dǎo)電流和極化電流三者構(gòu)成的總電流不是超前90度角，只是超前90-δ度角，即滯后于電容電流δ度角。δ被稱為介質(zhì)損失角，其正切tanδ為有功電流與無功電流的比值，稱為介質(zhì)損耗因數(shù)。由于tanδ的值通常很小，習(xí)慣上以百分?jǐn)?shù)表示，常稱為“介損”。

從前述定義可以看出，油品的tanδ值越小，損耗就越小;tanδ值越大，損耗就越大。一般來說，新油受到污染，運(yùn)行油老化程度加深，都會使油的tanδ升高。若油中所含的水分為溶解水，則對油的tanδ沒有影響;若為游離水或乳化水，則影響嚴(yán)重。tanδ值升高的油，會使變壓器整體損耗增大、絕緣電阻下降，所以油的tanδ是變壓器制造廠和使用單位經(jīng)常監(jiān)測、嚴(yán)加控制的項(xiàng)目，和擊穿電壓具有同等重要性。

tanδ受電壓頻率和溫度影響明顯。頻率越高、溫度越高，tanδ就越大。環(huán)境濕度對測試沒有影響。光照雖不是試驗(yàn)條件，但對于tanδ影響明顯，在取樣中必須加以注意。光照影響tanδ的現(xiàn)象早已被人們發(fā)現(xiàn)，但影響規(guī)律和機(jī)理至今仍不很清楚。大致規(guī)律是高tanδ值的油經(jīng)光照后，tanδ大副度下降，也有少數(shù)油見光后tanδ升高。

4.2 雷電沖擊擊穿性能試驗(yàn)

變壓器油具有優(yōu)異的絕緣性能和散熱冷卻性能，在變壓器內(nèi)部一般設(shè)計(jì)為絕緣材料。變壓器油的擊穿性能試驗(yàn)是檢驗(yàn)變壓器油實(shí)際運(yùn)行性能的主要手段，通常所述擊穿性能試驗(yàn)主要是雷電沖擊擊穿電壓。雷電沖擊擊穿電壓試驗(yàn)方法為GB/T21222-2007《絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測定方法》中的參考方法A，鑒于“在發(fā)散場中，極性對擊穿特性有顯著的作用，特別是對針-球形狀的電極影響更大。在這種電場分布下，油樣的化學(xué)組成對負(fù)脈沖擊穿特性起主要作用”，因此本試驗(yàn)中選擇使用負(fù)脈沖?；跇?biāo)準(zhǔn)2.5條“與工頻擊穿電壓不同，針-球脈沖擊穿基本上與水分、顆粒等雜質(zhì)無關(guān)。因此，只要雜質(zhì)濃度不超過液體的使用極限，就不采用任何預(yù)防措施來控制這些雜質(zhì)”，因此本次試驗(yàn)中所有變壓器油樣品均不進(jìn)行前處理。測試結(jié)果的重復(fù)性滿足標(biāo)準(zhǔn)中測試值差值<30kV的要求。

4.3 絕緣試驗(yàn)

變壓器是電力系統(tǒng)裝置，容易發(fā)生漏電，因此變壓器必須進(jìn)行絕緣性測驗(yàn)。絕緣油優(yōu)點(diǎn)如下：第一，流動性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)其他絕緣材料不能發(fā)揮的優(yōu)勢。變壓器里的油箱發(fā)揮的是絕緣功能。第二，分子間距離小，能隔絕空氣，外界空間潮濕也影響不了設(shè)施材料使用期限。第三，油溫、油位的變化能直觀反映變壓器的運(yùn)行情況。絕緣油試驗(yàn)是針對外觀的觀察，測量內(nèi)容有：油中空氣含量、水含量、水溶性酸pH值、酸值、油空界面張力等。繞組絕緣測試，測試內(nèi)容為高壓繞組測試和低壓繞組測試。高低壓繞組絕緣測試方法就是低壓繞組和高壓繞組三相接地方式連接不同，數(shù)據(jù)都是記錄規(guī)定時(shí)間的絕緣電阻值、吸收比、極化直屬以及試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度，測試完后要充分放電，拆換測試線或復(fù)線。該數(shù)值體現(xiàn)了變壓器絕緣材料的絕緣功能。

5 結(jié)束語

綜上所述，在電力設(shè)備運(yùn)行和發(fā)展的過程中變壓器油的作用都是非常重要的，電力設(shè)備在進(jìn)行運(yùn)行的過程中，其本身的性能和質(zhì)量對設(shè)備安全造成的影響是非常大的，因此我們必須要不斷加大對變壓器油的重視度，定期對變壓器的進(jìn)行狀態(tài)檢查，只有這樣電力設(shè)備的安全性能才能夠得到更好的保障，變壓器超標(biāo)的現(xiàn)象出現(xiàn)的概率才能夠得到降低。

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