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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):5432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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)快、過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)快、過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾凈油處理(可使用BZ絕緣油再生凈化裝置)。