大型變壓器運(yùn)行中絕緣油老化原因及其解決對(duì)策

冼　鋒（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東　肇慶　526040）

大型變壓器運(yùn)行中絕緣油老化原因及其解決對(duì)策

冼鋒
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東肇慶526040）

摘要：在電力系統(tǒng)中，大型變壓器起著十分重要的作用，當(dāng)變壓器絕緣油發(fā)生老化時(shí)，將會(huì)對(duì)變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，為此探明其老化的原因，采取針對(duì)性的有效對(duì)策對(duì)維護(hù)大型變壓器的安全運(yùn)行有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：變壓器；變壓器絕緣油；老化

變壓器絕緣油是變壓器的重要組成部分，起著絕緣和散熱的作用。變壓器絕緣油老化是導(dǎo)致變壓器絕緣整體老化的主要因素之一，其對(duì)變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。而導(dǎo)致變壓器絕緣油老化的因素主要包括了高溫、氧氣、金屬催化劑與電磁場(chǎng)等，不僅造成絕緣油的老化變質(zhì)，同時(shí)也加劇了變壓器各個(gè)性能指標(biāo)的惡化。因此加強(qiáng)對(duì)變壓器絕緣油的老化原因研究，對(duì)保障變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的。

一、某110kV變壓器絕緣油異常老化情況

某供電局轄區(qū)范圍內(nèi)某110kV變壓器為工業(yè)區(qū)的主要電力供應(yīng)設(shè)備，該變壓器投運(yùn)于2010年，是電爐煉鋼的主要電力供應(yīng)單元，受電爐煉鋼的影響，變壓器長(zhǎng)期在重載狀態(tài)下運(yùn)行，其負(fù)載率高達(dá)85%。在2014年的狀態(tài)受控檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)該變壓器絕緣油存在過(guò)重粒化指標(biāo)的劣化現(xiàn)象，其多項(xiàng)老化性能指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值不符。變壓器絕緣油老化后，油中的不飽和烴增加，影響了循環(huán)對(duì)流與傳熱能力，同時(shí)增大了運(yùn)動(dòng)黏度和介質(zhì)損耗，導(dǎo)致設(shè)備由于介電性能變差，而無(wú)法適應(yīng)工作電壓，為設(shè)備安全運(yùn)行構(gòu)成安全隱患。并且異常老化產(chǎn)生的樹(shù)脂物質(zhì)如油泥會(huì)造成油道的堵塞，粘附在變壓器內(nèi)部還會(huì)加速固體絕緣材料的老化，造成絕緣性能的惡化；而含水量的增大、絕緣油污染后微生物膠體的產(chǎn)生均將導(dǎo)致變壓器絕緣性能的降低。

二、變壓器絕緣油老化的原因

第一，絕緣油固有的氧化安定性導(dǎo)致其老化。不同組分的烴類，其氧化安定性也存在較大的差異，而性能隨著環(huán)境的變化而變化，也因自身的氧化而發(fā)生變化。第二，氧氣造成的絕緣油老化。在變壓器絕緣油老化的原因中，氧氣是最根本的因素，即便變壓器屬于全封閉類型，其內(nèi)部也存在容積為0.25%左右的氧，并且氧氣的溶解度較高，溶解在變壓器絕緣油中的氧占有較高的比率。在氧氣的存在下，變壓器絕緣油不可避免的會(huì)發(fā)生氧化，加上催化劑、高溫等其他因素的作用，氧化速度也就越快，這種氧化作用越發(fā)嚴(yán)重；而當(dāng)絕緣油與空氣接觸的面積增大和隨著時(shí)間增加，氧化程度也會(huì)逐漸加深。第三，溫度造成的絕緣油老化。溫度是絕緣油老化的一個(gè)主要因素，直接影響著變壓器絕緣油老化的速度。有研究指出，在變壓器絕緣油溫度為60℃～70℃時(shí)，對(duì)絕緣油氧化的速度沒(méi)有促進(jìn)作用，氧化緩慢；而當(dāng)油溫＞70℃時(shí)，氧化速度明顯加快，并且當(dāng)溫度每升高10℃，氧化速度也會(huì)增加1倍。第四，水分造成的絕緣油老化。水分與有機(jī)酸的結(jié)合，會(huì)增強(qiáng)有機(jī)酸對(duì)金屬的腐蝕作用，生成的鹽類物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致變壓器絕緣油的迅速老化，而產(chǎn)生的金屬皂化物則屬于一類高效催化劑，也會(huì)導(dǎo)致油的迅速老化。第五，催化劑作用造成的絕緣油老化。充油類電氣設(shè)備絕大多數(shù)為金屬組合物，因此油中難免有金屬物質(zhì)的存在，如銅、鐵等金屬都會(huì)作為催化劑加速絕緣油的老化。第六，設(shè)備造成的絕緣油老化。變壓器在設(shè)計(jì)制造中，采用的是小間隔，因此會(huì)造成變壓器局部過(guò)熱的現(xiàn)象，在這種溫度下，變壓器絕緣油也就會(huì)加速老化。設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)行也可能造成變壓器內(nèi)部的匝間絕緣擊穿、繞組短路等故障，進(jìn)而加速絕緣油的老化。而在設(shè)備的維護(hù)過(guò)程中，由于充油類設(shè)備密封性不好，導(dǎo)致了漏氣、進(jìn)水等情況，也都將加快絕緣油的老化。第七，電場(chǎng)造成的絕緣油老化。變壓器絕緣油在電場(chǎng)的作用下，將增大其吸附氧的能力，當(dāng)絕緣油氧化后會(huì)產(chǎn)生大量的皂化物與沉淀物，形成惡性的循環(huán)，加劇變壓器絕緣油的老化。

三、變壓器絕緣油抗老化對(duì)策

（一）采用全密封的保護(hù)系統(tǒng)

為有效地防止絕緣油的老化，可對(duì)變壓器采用封閉式的儲(chǔ)油柜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的全密封油保護(hù)。儲(chǔ)油柜是一種較好的防止絕緣油老化的設(shè)備，其全密封結(jié)構(gòu)良好，有效地隔絕了外界的空氣，由于變壓器絕緣油無(wú)法與外界空氣接觸，吸收氧氣和水分，因此絕緣油中含氣量與含水量大大的減少，使變壓器絕緣油的老化情況也得到減緩。

（二）添加抗氧化劑，提高氧化安定性

氧是變壓器絕緣油老化的根本原因，為有效地提高變壓器絕緣油的氧化安定性，可在油中添加抗氧化劑，如T501等。T501原料為甲酚、異丁烯，是現(xiàn)階段使用較為廣泛的一種抗氧化劑，抗氧化的作用明顯。但抗氧化劑在抗氧化過(guò)程中會(huì)逐漸消耗，因此需要做好變壓器絕緣油的監(jiān)督與維護(hù)，對(duì)抗氧化劑含量進(jìn)行定期檢測(cè)，并及時(shí)補(bǔ)加。

（三）及時(shí)換油

變壓器實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)停役，更換新油。換油通常有兩種方式，一是現(xiàn)場(chǎng)原地?fù)Q油，二是變壓器內(nèi)部徹底清洗后進(jìn)行換油。現(xiàn)場(chǎng)原地?fù)Q油耗時(shí)較短，通常僅需要4～5天即可完成，能夠減小因停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、物流的平衡。但現(xiàn)場(chǎng)換油必須在天氣良好、濕度較低條件下進(jìn)行，并且變壓器內(nèi)部絕緣表面的油泥、殘留物也可能無(wú)法徹底去除，在換油后需要進(jìn)行定期跟蹤檢測(cè)。另一種換油方式為對(duì)變壓器內(nèi)部徹底清洗后進(jìn)行換油，徹底清洗可將油泥、殘留物徹底去除，并保證新?lián)Q油不發(fā)生不良氧化反應(yīng)和老化等情況，但耗時(shí)較長(zhǎng)，需要20天左右，并且檢修費(fèi)較高，因此需要視情況選擇換油方法。

（四）強(qiáng)化變壓器絕緣油的監(jiān)督與管理

首先，強(qiáng)化對(duì)變壓器絕緣油從制造、出廠、運(yùn)輸和安裝整個(gè)過(guò)程的監(jiān)督，防止雜質(zhì)混入油中帶入變壓器，防止變壓器投運(yùn)后短時(shí)間內(nèi)發(fā)生絕緣油老化情況，減少變壓器故障的發(fā)生。

其次，在絕緣油的處理過(guò)程中，避免油溫過(guò)高，以低于75℃為最佳，并且處理時(shí)間應(yīng)適宜，最好采用真空濾油進(jìn)行脫氣。在變壓器運(yùn)行中，絕緣油油面溫升應(yīng)在55℃以下，進(jìn)而減緩絕緣油的老化速度。此外，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程要求對(duì)變壓器進(jìn)行補(bǔ)油，絕緣油使用前應(yīng)進(jìn)行色譜分析試驗(yàn)、混油試驗(yàn)等常規(guī)性試驗(yàn)，同時(shí)為確保油品的質(zhì)量必須禁止不同油源、牌號(hào)絕緣油的混合使用。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析變壓器運(yùn)行中絕緣油老化的原因，我們發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣油發(fā)生老化的原因有很多，因此在其健康狀況的判斷過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)和準(zhǔn)確，并針對(duì)性的制定出科學(xué)有效的解決措施，進(jìn)而確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]郭亞麗．電力變壓器油紙絕緣老化分析及其機(jī)理研究[D]．重慶大學(xué)，2007．

中圖分類號(hào)：TM403

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A