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技術(shù)文章變壓器油介質(zhì)損耗受污染與影響的原因分析
更新更新時(shí)間：2013-03-19 點(diǎn)擊次數(shù)：6581次 hbzhan內(nèi)容導(dǎo)讀：本文從各方面分析了造成變壓器油不穩(wěn)定的原因，認(rèn)為不同季節(jié)取樣、變壓器所帶負(fù)荷的不同或測(cè)量方法存在問題是導(dǎo)致油介損不穩(wěn)定的原因。
介質(zhì)損耗因數(shù)的大小對(duì)判斷變壓器油的劣化與污染很敏感，新油中極性雜質(zhì)很少，介損值很微小。但當(dāng)劣化和受到污染時(shí)，所生成的極性雜質(zhì)和充電膠體逐漸增加，介質(zhì)損耗隨之增長(zhǎng)，油老化產(chǎn)物甚微，當(dāng)化學(xué)方法檢測(cè)不出時(shí)，高溫介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ%（90℃）能明顯分辨出來(lái)，我們?cè)鴮?duì)省內(nèi)某220kV變電所的一臺(tái)變壓器油樣在不同時(shí)期內(nèi)進(jìn)行取樣跟蹤試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫介損值出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有時(shí)甚至差異較大，本文對(duì)造成這種現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析。
1變壓器在安裝時(shí)受到污染
變壓器在安裝時(shí)附有塵埃、雜質(zhì)，投入運(yùn)行一段時(shí)間后，膠體雜質(zhì)漸漸析出。膠體粒子直徑較小，一般僅在10－9～10－7m，擴(kuò)散慢，但有一定的活動(dòng)能量，粒子可自動(dòng)聚結(jié)，由小變大，為粗分散系，處于非平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)超出膠體范圍時(shí)，因重力而沉積，但膠體的穩(wěn)定性大，沉積時(shí)間緩慢，且受溫度、電壓的影響。由于膠體自動(dòng)聚結(jié)，處于非平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)，使分散體系在各水平面上的濃度不等，一般認(rèn)為，底部濃度及設(shè)備底部油的介損值較大，上層油的介損值較小，因此，取樣部位的不同直接影響變壓器油介質(zhì)損耗的測(cè)定。
2油—固體絕緣的水平衡交換
充油設(shè)備中絕緣油和油浸絕緣材料來(lái)源有：外部浸入；內(nèi)部自生。
外部浸入。首先是變壓器等電氣設(shè)備的制造過程中絕緣材料雖經(jīng)干燥處理，但其深層仍含有殘余水份，在運(yùn)輸、安裝過程中如保護(hù)措施不當(dāng)會(huì)使絕緣材料再度受潮，運(yùn)行中呼吸系統(tǒng)進(jìn)潮氣，通過油面滲入油內(nèi)。
內(nèi)部自生。設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生水分是指固體絕緣材料和變壓器在運(yùn)行過程中，由于氧化熱裂解而生成水份，絕緣油在運(yùn)行溫度下并有溶解氧存在時(shí)，其氧化作用加快，產(chǎn)生有機(jī)酸生成水分。
水在纖維—空氣與纖維—油中于一定溫度下達(dá)到分布平衡，油和紙中所含的水份可相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)溫度較高時(shí)，油中含水率增高，而紙中含水率降低，紙中水分向油中擴(kuò)散；當(dāng)溫度降低時(shí)，紙中含水率增高，而油中含水率降低，絕緣紙將從油中吸收水份，運(yùn)行變壓器油中含水量與油溫、季節(jié)（氣溫）的變化由此產(chǎn)生。油中含水量存在夏季高，冬季低的現(xiàn)象。但油和紙之間水份的平衡過程不能在短期內(nèi)完成，對(duì)大型變壓器在運(yùn)行溫度較為穩(wěn)定的情況下，這種平衡要幾個(gè)月才能達(dá)到，因此，絕緣油高溫介損會(huì)因在不同季節(jié)測(cè)定時(shí)變化。
3微生物的污染
由于油中含有水、空氣、碳化有機(jī)物、各種礦物質(zhì)，形成了微生物生長(zhǎng)的基本條件，微生物在這種特殊的環(huán)境條件下生存并繁殖。油的高溫介損測(cè)試對(duì)油中微生物極為敏感，主變?cè)诓煌瑫r(shí)期內(nèi)所帶負(fù)荷不同，運(yùn)行油溫及微生物在不同的溫度下繁殖速度也不同，所以，油的高溫介損值不穩(wěn)定。此外，變壓器油處在全密封、缺氧和無(wú)光的器身中，油中的微生物厭氧和厭光。對(duì)放置較長(zhǎng)時(shí)間后進(jìn)行介損測(cè)試，特別是在無(wú)色透明玻璃瓶中放置的，其介損值會(huì)變小。
4不同試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)量差異
用不同型號(hào)、制造廠家的油介損測(cè)試設(shè)備進(jìn)行同一油樣試驗(yàn)時(shí)，存在隨機(jī)和操作誤差。當(dāng)高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的損耗值較大、電橋的準(zhǔn)確度達(dá)不到要求或溫控裝置加熱過快、過慢時(shí)，是影響油介損測(cè)量的直接原因。當(dāng)用同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，兩次測(cè)量差值不應(yīng)超過0.01%，由于充電導(dǎo)體對(duì)絕緣油的介質(zhì)損耗影響十分強(qiáng)烈，因此，對(duì)絕緣油的取樣容器應(yīng)注意防止污染，試驗(yàn)前必須*清洗測(cè)量電極（油杯），保證空杯的介損值<5×10-5，并在濕度小的清潔的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，將絕緣油試樣注入測(cè)量電極，加熱到終點(diǎn)溫度后立即測(cè)量。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)即使不加壓其損耗因數(shù)也可能會(huì)隨時(shí)間而變化，一般認(rèn)為，溫度平衡時(shí)的初始試驗(yàn)值代表油樣的真實(shí)數(shù)據(jù)，在達(dá)到溫度平衡后立即測(cè)量。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，我們對(duì)同一臺(tái)變壓器油樣進(jìn)行取樣跟蹤試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)了介損值不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對(duì)于品質(zhì)良好和運(yùn)行中未受到污染的絕緣油，不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，如試驗(yàn)數(shù)據(jù)差異較大，又出現(xiàn)整體絕緣下降的情況，應(yīng)對(duì)絕緣油進(jìn)行吸附過濾凈油處理（可使用BZ絕緣油再生凈化裝置）。
介質(zhì)損耗因數(shù)的大小對(duì)判斷變壓器油的劣化與污染很敏感，新油中極性雜質(zhì)很少，介損值很微小。但當(dāng)劣化和受到污染時(shí)，所生成的極性雜質(zhì)和充電膠體逐漸增加，介質(zhì)損耗隨之增長(zhǎng)，油老化產(chǎn)物甚微，當(dāng)化學(xué)方法檢測(cè)不出時(shí)，高溫介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ%（90℃）能明顯分辨出來(lái)，我們?cè)鴮?duì)省內(nèi)某220kV變電所的一臺(tái)變壓器油樣在不同時(shí)期內(nèi)進(jìn)行取樣跟蹤試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫介損值出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有時(shí)甚至差異較大，本文對(duì)造成這種現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析。
1變壓器在安裝時(shí)受到污染
變壓器在安裝時(shí)附有塵埃、雜質(zhì)，投入運(yùn)行一段時(shí)間后，膠體雜質(zhì)漸漸析出。膠體粒子直徑較小，一般僅在10－9～10－7m，擴(kuò)散慢，但有一定的活動(dòng)能量，粒子可自動(dòng)聚結(jié)，由小變大，為粗分散系，處于非平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)超出膠體范圍時(shí)，因重力而沉積，但膠體的穩(wěn)定性大，沉積時(shí)間緩慢，且受溫度、電壓的影響。由于膠體自動(dòng)聚結(jié)，處于非平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)，使分散體系在各水平面上的濃度不等，一般認(rèn)為，底部濃度及設(shè)備底部油的介損值較大，上層油的介損值較小，因此，取樣部位的不同直接影響變壓器油介質(zhì)損耗的測(cè)定。
2油—固體絕緣的水平衡交換
充油設(shè)備中絕緣油和油浸絕緣材料來(lái)源有：外部浸入；內(nèi)部自生。
外部浸入。首先是變壓器等電氣設(shè)備的制造過程中絕緣材料雖經(jīng)干燥處理，但其深層仍含有殘余水份，在運(yùn)輸、安裝過程中如保護(hù)措施不當(dāng)會(huì)使絕緣材料再度受潮，運(yùn)行中呼吸系統(tǒng)進(jìn)潮氣，通過油面滲入油內(nèi)。
內(nèi)部自生。設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生水分是指固體絕緣材料和變壓器在運(yùn)行過程中，由于氧化熱裂解而生成水份，絕緣油在運(yùn)行溫度下并有溶解氧存在時(shí)，其氧化作用加快，產(chǎn)生有機(jī)酸生成水分。
水在纖維—空氣與纖維—油中于一定溫度下達(dá)到分布平衡，油和紙中所含的水份可相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)溫度較高時(shí)，油中含水率增高，而紙中含水率降低，紙中水分向油中擴(kuò)散；當(dāng)溫度降低時(shí)，紙中含水率增高，而油中含水率降低，絕緣紙將從油中吸收水份，運(yùn)行變壓器油中含水量與油溫、季節(jié)（氣溫）的變化由此產(chǎn)生。油中含水量存在夏季高，冬季低的現(xiàn)象。但油和紙之間水份的平衡過程不能在短期內(nèi)完成，對(duì)大型變壓器在運(yùn)行溫度較為穩(wěn)定的情況下，這種平衡要幾個(gè)月才能達(dá)到，因此，絕緣油高溫介損會(huì)因在不同季節(jié)測(cè)定時(shí)變化。
3微生物的污染
由于油中含有水、空氣、碳化有機(jī)物、各種礦物質(zhì)，形成了微生物生長(zhǎng)的基本條件，微生物在這種特殊的環(huán)境條件下生存并繁殖。油的高溫介損測(cè)試對(duì)油中微生物極為敏感，主變?cè)诓煌瑫r(shí)期內(nèi)所帶負(fù)荷不同，運(yùn)行油溫及微生物在不同的溫度下繁殖速度也不同，所以，油的高溫介損值不穩(wěn)定。此外，變壓器油處在全密封、缺氧和無(wú)光的器身中，油中的微生物厭氧和厭光。對(duì)放置較長(zhǎng)時(shí)間后進(jìn)行介損測(cè)試，特別是在無(wú)色透明玻璃瓶中放置的，其介損值會(huì)變小。
4不同試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)量差異
用不同型號(hào)、制造廠家的油介損測(cè)試設(shè)備進(jìn)行同一油樣試驗(yàn)時(shí)，存在隨機(jī)和操作誤差。當(dāng)高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的損耗值較大、電橋的準(zhǔn)確度達(dá)不到要求或溫控裝置加熱過快、過慢時(shí)，是影響油介損測(cè)量的直接原因。當(dāng)用同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，兩次測(cè)量差值不應(yīng)超過0.01%，由于充電導(dǎo)體對(duì)絕緣油的介質(zhì)損耗影響十分強(qiáng)烈，因此，對(duì)絕緣油的取樣容器應(yīng)注意防止污染，試驗(yàn)前必須*清洗測(cè)量電極（油杯），保證空杯的介損值<5×10-5，并在濕度小的清潔的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，將絕緣油試樣注入測(cè)量電極，加熱到終點(diǎn)溫度后立即測(cè)量。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)即使不加壓其損耗因數(shù)也可能會(huì)隨時(shí)間而變化，一般認(rèn)為，溫度平衡時(shí)的初始試驗(yàn)值代表油樣的真實(shí)數(shù)據(jù)，在達(dá)到溫度平衡后立即測(cè)量。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，我們對(duì)同一臺(tái)變壓器油樣進(jìn)行取樣跟蹤試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)了介損值不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對(duì)于品質(zhì)良好和運(yùn)行中未受到污染的絕緣油，不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，如試驗(yàn)數(shù)據(jù)差異較大，又出現(xiàn)整體絕緣下降的情況，應(yīng)對(duì)絕緣油進(jìn)行吸附過濾凈油處理（可使用BZ絕緣油再生凈化裝置）。
