火電廠220 k V變壓器油再生處理

甘 瑋，張淑利，程 嵐，常立民

（1.湖北能源集團(tuán)鄂州發(fā)電有限公司，湖北 鄂州 436032；2.西安熱工研究院，陜西 西安 710003）

0 引言

運(yùn)行中的變壓器油容易受到溫度、電能、水分等外界環(huán)境的影響，油質(zhì)會(huì)逐漸發(fā)生劣化［1-2］。當(dāng)劣化到一定程度后，可能引發(fā)機(jī)組安全方面的事故。

湖北某火電廠220 kV主變壓器于1999年底投入運(yùn)行，主變壓器自投運(yùn)以來(lái)變壓器油各項(xiàng)指標(biāo)在2020年前均處于合格范圍。2020年后變壓器油界面張力有所下降，2021年1月界面張力下降至15.2 mN/m，不滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。腐蝕性硫指標(biāo)檢測(cè)銅扁線表面顯示為黑色，表明具有腐蝕性，給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)較大的安全隱患。

目前，解決變壓器油界面張力超標(biāo)的方案主要有兩種，一種是更換新油，一種是再生處理。再生處理的原理是采用吸附劑將運(yùn)行油劣化后產(chǎn)生的老化產(chǎn)物吸附過(guò)濾去除，從而達(dá)到凈化油的目的。由于再生處理方式具有成本低，操作方便，環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，一般情況下企業(yè)主要考慮采用再生處理方案。

再生處理技術(shù)路線上，目前國(guó)內(nèi)采用的吸附劑主要為白土、活性氧化鋁、強(qiáng)極性硅鋁吸附劑［3］。從目前實(shí)際在變壓器油再生應(yīng)用上，主要用于變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)指標(biāo)超標(biāo)的處理。陽(yáng)城電廠500 kV變壓器油通過(guò)采用0.5%～1%強(qiáng)極性硅鋁吸附劑再生處理后，介質(zhì)損耗可達(dá)到新油水平，界面張力也有一定提高［4］。某核電站采用XDK吸附劑處理后，介損明顯降低［5］。大亞灣核電站500 kV變壓器油、珠海電力建設(shè)工程公司新堂變電站110 kV主變壓器油、清遠(yuǎn)電力局佳變電站220 kV主變壓器通過(guò)采用吸附劑再生后，介質(zhì)損耗均可恢復(fù)到新油水平，同時(shí)界面張力也有所提高［6］。從這些應(yīng)用實(shí)例來(lái)看，采用再生處理方式可以恢復(fù)界面張力。

在不同類(lèi)型的吸附劑對(duì)變壓器油界面張力的處理上，王娟［7］等人在實(shí)驗(yàn)室采用2%（吸附劑與試驗(yàn)用油的質(zhì)量比）白土、活性氧化鋁、硅鋁強(qiáng)極性吸附劑對(duì)界面張力為25 mN/m的油樣進(jìn)行了處理，結(jié)果得知硅鋁強(qiáng)極性吸附劑效果最好，界面張力可達(dá)到42.5 mN/m，活性氧化鋁次之，再次是白土。

在運(yùn)行中變壓器油腐蝕性硫超標(biāo)的解決問(wèn)題上，添加鈍化劑是最實(shí)用的方法［8-15］，金屬鈍化劑能在銅線表面形成鈍化膜，保護(hù)其免受腐蝕性硫的腐蝕［16-24］。

1 解決方案

對(duì)變壓器油界面張力及腐蝕性硫超標(biāo)的處理采用BY-2KTJSNY100型再生凈化濾油機(jī)，再生濾芯介質(zhì)采用強(qiáng)極性硅鋁吸附劑，同時(shí)添加T501抗氧化劑及T551鈍化劑。

2 小型試驗(yàn)

2.1 變壓器油再生試驗(yàn)

分別采用2%、4%（吸附劑與試驗(yàn)用油的質(zhì)量比）的強(qiáng)極性硅鋁吸附劑加入變壓器油中，在50～60℃水浴下攪拌1.0 h，使吸附劑與油充分接觸以達(dá)到最佳吸附效果。吸附完成后將油與吸附劑的混合物過(guò)濾分離。對(duì)再生處理前后的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，其中酸值采用《GB/T 264-1983石油產(chǎn)品酸值測(cè)定法》［25］，界面張力采用《GB/T 6541-1986石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法（圓環(huán)法）》［26］，體積電阻率采用《DL/T 421-2009電力用油體積電阻率測(cè)量法》，介質(zhì)損耗因數(shù)采用《GB/T 5654-2007液體絕緣材料相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量》，油泥析出采用《DL/T 429.7-2017電力用油油泥析出測(cè)定方法》。結(jié)果如表1所示，再生處理前后油質(zhì)色度對(duì)比以及油泥析出對(duì)比分別見(jiàn)圖1-2。

圖1 變壓器油原油、2%吸附劑再生處理后、4%吸附劑再生處理后油質(zhì)色度對(duì)比Fig.1 Color compararison with untreated transformer oil,transformer oil treated by 2%adsorbent,transformer oil treated by 4%adsorbent

表1 220 kV變壓器油再生試驗(yàn)結(jié)果Table 1 220 kV Transformer oil regeration experimental result

從以上結(jié)果顯示：再生處理后，界面張力指標(biāo)明顯改善，滿(mǎn)足運(yùn)行油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，且酸值、體積電阻率、介質(zhì)損耗因數(shù)等指標(biāo)均得改善。且隨著吸附劑量的增大，效果越佳，顏色越淺，同時(shí)可去除油中的油泥。

圖2 變壓器油原油、2%吸附劑再生處理后、4%吸附劑再生處理后油泥析出對(duì)比Fig.2 Sludge precipitates compararison with untreated transformer oil,transformer oil treated by 2%adsorbent,transformer oil treated by 4%adsorbent

2.2 變壓器油鈍化劑添加試驗(yàn)

用原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油分別添加兩種不同濃度的T551鈍化劑，按照《DL/T 285-2012礦物絕緣油腐蝕性硫檢測(cè)法裹絕緣紙銅扁線法》方法進(jìn)行檢測(cè)腐蝕性硫，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，腐蝕性硫?qū)Ρ纫?jiàn)圖3。

圖3 變壓器油原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油均補(bǔ)加鈍化劑后腐蝕性硫?qū)Ρ菷ig.3 Corrosive sulfur compararison with transformer oil added with metal deactivator,2%adsorbental transformer oil added with metal deactivator,4%adsorbental transformer oil added with metal deactivator

表2 腐蝕性硫試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Corrosive sulfur experimental result

從以上結(jié)果可知，對(duì)原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油分別0.02%鈍化劑后，腐蝕性硫均能達(dá)到非腐蝕性。

檢測(cè)4%吸附再生油添加0.02%鈍化劑后的變壓器油酸值、界面張力、體積電阻率、介質(zhì)損耗因數(shù)及油泥析出指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表3，從結(jié)果得知4%吸附劑處理并添加0.02%鈍化劑后對(duì)這些指標(biāo)均無(wú)不良影響。

表3 4%吸附劑再生油補(bǔ)加鈍化劑后其它項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Other index experimental result of added passivator to transformer oil treated by 4%adsorbent

3 現(xiàn)場(chǎng)再生處理

根據(jù)小型試驗(yàn)結(jié)果，決定采用3%強(qiáng)極性硅鋁吸附劑再生，同時(shí)添加0.02%的T551鈍化劑和0.3%的抗氧化劑T501的處理方案，現(xiàn)場(chǎng)再生工作步驟如下。

1）系統(tǒng)連接

再生濾油機(jī)和真空設(shè)備以及相關(guān)材料準(zhǔn)備和就位，連接管道，檢查濾油機(jī)各處連接，接通電源。

2）運(yùn)行過(guò)濾

投入再生濾油機(jī)和真空設(shè)備運(yùn)行，控制油溫不超過(guò)50℃，運(yùn)行壓力0.5～0.7 MPa，真空度維持在-100 Pa左右。在過(guò)濾期間定期更換再生濾芯，確保再生效果。

3）添加抗氧化劑

繼續(xù)保持再生濾油機(jī)和真空設(shè)備運(yùn)行，向系統(tǒng)中加入抗氧化劑T501。

4）添加鈍化劑

停運(yùn)再生濾油機(jī)，至此濾芯全部更換完畢。繼續(xù)保持真空設(shè)備運(yùn)行，向系統(tǒng)中添加鈍化劑T551，保持真空設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

5）設(shè)備停運(yùn)

設(shè)備停運(yùn)，變壓器油處理工作全部完成。

6）再生處理后油質(zhì)化驗(yàn)

再生處理完成后，現(xiàn)場(chǎng)取樣全分析，處理前后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 變壓器油現(xiàn)場(chǎng)再生處理前、后檢測(cè)結(jié)果Table 4 The result of transformer oil untreated and using regeration equipment on the spot

從檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)場(chǎng)再生處理結(jié)果與小型試驗(yàn)結(jié)果相近，處理后界面張力由15.2 mN/m提升至36.2 mN/m，腐蝕性硫由腐蝕性轉(zhuǎn)為非腐蝕性，其余指標(biāo)也均得到明顯改善。

4 結(jié)語(yǔ)

湖北某火電廠220 kV變壓器油運(yùn)行年限久遠(yuǎn)，油質(zhì)劣化比較嚴(yán)重，界面張力和腐蝕性硫超標(biāo)。經(jīng)采用強(qiáng)極性硅鋁吸附濾芯再生處理，不僅能將油的界面張力恢復(fù)到新油標(biāo)準(zhǔn)，而且可以還能改善酸值、介損、體積電阻率、擊穿電壓等指標(biāo)以及去除油中的油泥，使油的顏色變淺。同時(shí)通過(guò)添加適量的抗氧化劑T501和鈍化劑T551，提高了變壓器油的抗氧化能力并將腐蝕性硫由腐蝕性轉(zhuǎn)為非腐蝕性，有效解決了油質(zhì)劣化問(wèn)題，消除了可能給變壓器運(yùn)行帶來(lái)的安全隱患。