變壓器油再生工藝在檢修中的應用

王　航，吳岳鵬

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南，長沙 410004）

變壓器油再生工藝在檢修中的應用

王航，吳岳鵬

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南，長沙 410004）

摘要：針對五強溪水電廠4號、5號主變壓器油介損超標問題，介紹了一種變壓器油再生工藝。分析了變壓器油的老化機理，探討了變壓器油再生處理的常用方法，重點介紹了變壓器油處理工藝在五強溪水電廠主變檢修中的應用。通過分析對比油再生前后的試驗數據，證明了這種油再生工藝的有效性，為處理同類變壓器油介損超標問題提供了可靠的解決辦法。

關鍵詞：變壓器；油再生；老化；檢修；介損

1　引言

五強溪水電廠裝有5臺500 kV主變壓器，其型號為：SSP-300000/500,額定容量300MVA，油重58 t，油牌號為25號，由沈陽變壓器廠制造。4號變壓器1996年6月投運，5號主變壓器1996年12月投運，分別在2013年與2014年通過油樣試驗檢查發現變壓器絕緣油介損超標。

2　變壓器油介紹

2.1變壓器油的化學成分

變壓器油是一種天然礦物油，它是天然石油在精煉的過程中，利用油的各個組分的沸點不同，經過蒸餾提取，選取280～360℃的沸點范圍內的蒸餾組分。其主要成分是碳氫化合物，包括烷烴、環烷烴及芳香烴等，還有少量的硫、氧、氮等物質。烷烴的化學式為CnH2n+2,它的分子結構呈線性鏈狀結構，而環烷的化學式為CnH2n，其分子結構就象一根項鏈，呈閉合的鏈狀結構，這兩種成分占變壓器油組分的80% ~90%，還有10%~20%是芳香烴及多環芳香烴。

2.2變壓器油的作用

變壓器油在變壓器正常運行過程中，主要有以下作用：絕緣作用；散熱作用；消弧作用。

2.3變壓器油的老化機理

變壓器油的老化過程，是指變壓器油在光、熱、氧、電弧、電場、磁場、輻射等的物理化學因素的作用下，顏色、氣味、運動粘度及介質損耗因數tgδ等物理性能發生了變化，其介電性能逐漸下降或變壞的過程。這是一個比較復雜的物理、化學變化過程。

變壓器油的老化過程基本上可分為熱氧化和電氣老化兩種，這兩種老化的作用機理不同，老化的后果對油的介電性能產生較大的影響。

變壓器油的熱氧老化是指變壓器油在光、熱、電磁場及各種金屬的作用下發生的老化。其原理是將氧分子視為不飽和的化合物，它不需經過解離成原子而直接用整個分子去同被氧化的物質（烴分子）相結合生成過氧化物，這種氧化物本身極不穩定且具有更強的氧化能力，能進一步氧化其他難以氧化的物質。

變壓器油的電氣老化是指變壓器油在運行過程中由于電場、磁場、電弧或者電暈等游離放電的電離作用，導致液體介電性能下降或物理、化學性能逐漸變壞的過程。電氣老化主要是由于電介質內部微觀游離放電對變壓器油的作用和影響造成的。

3　油再生工藝介紹

3.1變壓器油的再生處理方法

對老化變壓器油進行再生處理的方法很多，一般常用的方法有下列幾種：

3.1.1離心分離過濾法

對于污染較嚴重的變壓器油，可先用離心分離機進行分離過濾，用過濾的方法除去游離炭黑、粉塵等機械雜質。然后再以水洗法帶走可溶性酸、堿及有機鹽等水溶性雜質。需注意的是，分離過濾前要把油加熱到70～80℃，在加壓下或高真空下進行。

3.1.2活性吸附劑接觸法

這種方法可以除去油中的低分子酸、溶于油中的皂化物或聚合物，或過多的不穩定的不飽和碳氫化合物。吸附劑一般有三種：一種是活性碳、骨碳之類多空隙物質；一種是天然硅鋁化合物，即各種活性白土；一種是用化學方法制造的高空隙的硅膠或鋁膠（如粗孔硅膠、變色硅膠等）。

利用活性白土、氧化鋁等活性劑，或者用粗孔硅膠、變色硅膠等具有較強吸附能力的物質，對老化的變壓器油進行凈化處理，從而除去油中的水分、色素、樹脂狀物、不飽和烴、有機酸，以及氧、硫等化合物有害成分，這種方法叫活性接觸法。白土是一種天然礦物質，俗名叫蒙脫石、膨潤土、蘇州土等。

3.1.3真空霧化脫水法

變壓器油受潮以后，為了除去水分，可在真空罐中減壓至79.8 kPa后，加熱到70℃以上，使油在真空狀態下霧化脫水，從而去除水分。

3.1.4濃硫酸酸洗法

對于嚴重老化的變壓器油，為了除去油中樹脂類物質及瀝清質物質，可用90%～96%的濃硫酸進行酸洗，從而除去這類雜質。經酸洗去除酸渣后，再進行堿洗中和、水洗后以熱空氣吹干。

3.1.5白土綜合處理法

變壓器油中酸值小于或等于0.25時，可用白土接觸法或硅膠吸附法進行過濾，但如果酸值大于0.25時，就必須利用綜合處理法處理。酸值在0.25～0.5的范圍之內，用酸白土法或堿白土法再生；如果酸值大于0.5以上就必須使用酸—堿—白土法或酸—堿—白土—水洗—白土法再生處理，方可除去過高的酸值。

3.1.6添加劑法

為了防止變壓器油的電氣老化，還要在變壓器油中加入抗電壓老化添加劑，比如三苯甲基、二硝基苯酚、2—叔丁基萘醌等物質。這些物質能有效地清除液體電介質內的游離基，阻止“析氣現象”的產生或減少油中“X蠟”的生成，從而延長變壓器油的電氣使用壽命，延緩油的老化過程。在一般情況下，加入添加劑，要根據具體情況而定，沒有特殊要求。但因其比例較難掌握，且負面作用較大，故不應隨便應用此方法。多數情況下是在經過再生處理的新油中混入新的變壓器油，以此增加不飽和多環芳香的含量，比如蒽、芴、菲等，以增加其不飽和性和電壓穩定性，從而增強其抗氧化性，有利于在運行中防止氧化和酸價的增高，從而延緩油的老化過程，同時也可適當降低運動粘度指標和其它理化指標。

3.1.7真空吸收法

對于發生故障的變壓器內的變壓器油，其再生方法是利用真空吸收法吸出溶于油中的氣體。收集并對這些氣體進行化學分析，有助于我們判斷變壓器故障的性質和原因。

3.2真空濾油工藝介紹

真空過濾工藝是對變壓器油進行過濾清潔處理的主要工藝之一，其目的是清除變壓器油在生產、運輸以及安裝使用過程中摻入的水分或雜質，從而確保變壓器能夠正常發揮其作用。

真空過濾工藝得以實現所依賴的理論原理是：油和水在同一壓力下的汽化溫度存在差異。其具體工藝流程原理是：將需要處理的變壓器油置于真空環境中，然后對其進行加熱，此時油的粘度降低，并且由于水與油具有不同的氣化溫度，因此水分被蒸發出來，從而達到油水分離的目的。

3.2.1變壓器油的真空過濾的步驟

（1）過濾機吸入待處理的變壓器油，利用過濾機內外壓差，并通過一級過濾網對油內摻雜大顆粒雜質進行過濾；

（2）進行初步處理的變壓器油進行加熱，使用電加熱器將油加熱到75℃左右；

（3）經過加熱的變壓器油被均勻噴灑在真空桶內的鐵絲網上，此時變壓器油與空氣的接觸面積加大，油內水分氣化成水蒸氣并被真空泵吸出；

（4）經過水分蒸發處理的變壓器油被送入二級過濾裝置中，在該裝置中過濾到小顆粒雜質之后，即完成過濾工作。另外，被真空泵吸出的水蒸氣會被排入冷凝系統，經過冷凝后將廢水排出濾油機外。

3.2.2真空濾油工藝在檢修中的作用

真空過濾的作用是對變壓器油內的水分等雜質進行過濾，從而提高變壓器油的純凈度，避免油的性能發生較大變化，降低變壓器故障的發生幾率。另外，油在變壓器工作過程中會發生一定的化學反應而產生一些不良氣體，導致變壓器出現故障，因此真空過濾工藝還能濾掉溶于油的不良氣體，保證變壓器油的良好性能。

在使用這種工藝對變壓器進行檢修時，需要注意以下3點：

（1）加強對真空濾油機的管理及日常維護；

（2）對濾油過程巡視檢查，及時發現濾油機的工作異常，并采取正確措施進行處理；

（3）合理安排變壓器油的取樣時間，最好每24 h取樣一次，確保濾油作業取得良好效果。

4　油再生工藝實踐

4.1變壓器油再生前的準備工作

4.1.1備用油罐準備

（1）在絕緣油庫選定2個備用油罐；

（2）用真空濾油，將備用油罐內的油抽到其他油罐；

（3）用無毛破布將油罐內壁殘油抹干凈后，再用面粉將內壁雜質清潔干凈。

4.1.2再生裝置使用前檢查

（1）將再生裝置置于絕緣油庫外平整的地面上，仔細檢查整機連接螺栓無松動；

（2）特別檢查電機與油泵的連接可靠且同心；（3）檢查設備外殼接地良好；

（4）通電檢查電機旋轉方向正確。

4.1.3濾油機使用前檢查

（1）濾油機3級濾芯均清洗完成，濾油通道處于干凈、暢通狀態；

（2）檢查、處理濾油機真空泵潤滑油滿足使用條件；

（3）檢查濾油機水源、電源、外殼接地滿足使用要求。

4.2變壓器油再生

4.2.1管路連接

（1）將再生裝置的進油管連接到主變底部的注排油閥接口，將再生裝置的出油管連接到備用油罐的進油閥接口。管路連接如圖1所示。

（2）再生裝置設備如圖2所示。

4.2.2再生操作

（1）從裝料孔裝入再生粗空硅膠，距離油噴頭200 mm左右即可（20 kg/包的硅膠需更換4包），密封裝料孔；

（2）打開主變底部的排油閥、備用油罐的進油閥；

圖1　主變壓器油再生管路連接示意圖

圖2　再生裝置設備示意圖

（3）打開再生裝置兩側的進、出油閥，打開上部的排氣閥和下部的真空排氣閥；

（4）啟動進油泵，待進油時間約2min左右關閉頂部排氣閥（注意不能讓排氣閥溢出油）；待油液到達再生裝置的液位計上液位時，關閉中部真空排氣閥并啟動出油泵，再生后的油經過二級過濾器、出油泵、精濾器注入備用油罐。

4.2.3粗空硅膠更換操作

（1）從裝置的觀察孔判斷，粗空硅膠由白色變為褐色或再生油的顏色沒有變化即可更換粗空硅膠；

（2）停止進油泵的運行，打開再生裝置上的排氣閥；

（3）待再生裝置的液位計看不到油位時停止出油泵；

（4）打開中部真空排氣孔，靜置再生罐直至無滴油聲時拆開排渣孔；

（5）取出變色粗空硅膠后關閉排渣孔，將新的粗空硅膠從裝料孔裝入即可；

（6）按再生操作步驟重新啟動再生裝置。

4.3再生油熱油循環

4.3.1將濾油機的進油管連接在備用油罐底部的排油閥上，將真空濾油機的出油管連接到備用油罐的進油閥上。

4.3.2啟動真空濾油機，同時投入3組加熱器對再生后的變壓器油進行熱油循環；當濾油機出口油溫大

于60℃后繼續熱油循環24 h，并維持濾油機出口油溫在（60～70）℃。

4.3.3取油樣檢查分析再生油的耐壓、介損、水分、含氣量等指標。

4.3.4油樣分析合格后，停止濾油機進出油泵、真空泵，關閉連接閥門，拆除熱油循環管路。

4.3.5管路連接如圖3所示。

圖3　再生油熱油循環管路示意圖

5　油再生試驗數據分析

五強溪水電廠4號5號主變壓器油再生前后的試驗結果如表1所示。通過表中的試驗數據可以看出，變壓器油經過再生處理后，其介損有效的降低了，均達到標準值。

表1　油再生處理前后變壓器油試驗數據

6　結束語

通過變壓器油再生處理工藝在五強溪水電廠500kV變壓器油介損超標處理中的應用，可以發現經過再生處理，絕緣油的介損能有效降低至標準值，如新油一樣正常使用，可以節省能源，節約資金，減少污染，同時延長變壓器的使用壽命。

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中圖分類號：TM858

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）08-0081-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.024

收稿日期：2015-05-04

作者簡介：王航（1989-），男，助理工程師，從事水電廠發電機組檢修工作。