油浸式電力變壓器的規范安裝與內部放電故障預防

朱曉南

【摘 要】大型變壓器的安裝是一項復雜的系統工程，涉及的工藝和技術較多，安裝過程中任何一個小失誤都可能影響到日后的安全運行。而真空注油及熱油循環的過程費時、費力，往往容易被操作工忽視，本文著重分析了大型油浸式變壓器安裝過程中的真空注油及熱油循環這一難點環節，分析這個安裝環節對變壓器內部放電故障預防的重要性。

【關鍵詞】變壓器；安裝；真空注油；故障

變壓器是系統中關鍵設備之一，它的正常運行是整個系統安全、穩定、可靠運行的基本保證。隨著電網電壓等級的升高和容量的增加，大型變壓器發生故障的概率變得越來越高。如何降低發生故障的概率，是我們每個安裝團隊應該認真思考和研究的問題。而對于大型油浸式變壓器而言，其安裝過程中一個非常小的失誤，也會給變壓器的安全運行帶來極大的隱患，在后期運行過程中這些安全隱患就會暴露出來，輕則停電處理，重則會引發意想不到的事故。因此，了解、熟悉大型油浸式變壓器的安裝操作規范，嚴格按照操作規程操作，對提高系統的供電可靠性具有重要的現實意義。

大型變壓器在到達施工現場時的安裝主要包括，本體就位，散熱片密封試驗，附件安裝（套管式電流互感器的安裝、高壓套管的安裝等等），真空注油及熱油循環，整體密封試驗、高壓側中性點安裝、二次電纜敷設及安裝等。近年來，大型變壓器的安裝是一項復雜的系統工程，涉及的工藝和技術較多，安裝過程中任何一個小失誤都可能影響到日后的安全運行[1]。而真空注油及熱油循環的過程費時、費力，往往容易被操作工忽視，本文著重就795MVA（220kV）的大型油浸式變壓器的真空注油及熱油循環這一環節進行分析討論，分析這個環節對變壓器內部放電故障預防的重要性。

1 真空注油、補油

1） 打開各組件、附件（不包括波紋管式儲油柜）與本體之間所有的閥門，關閉所有放氣閥；抽真空時，嚴密監視并記錄油箱的變形情況，其最大變形量不得超過油箱壁厚的兩倍。真空濾油機有防止突然停止或因誤操作而引起真空泵油倒灌的措施。2）抽真空之前排除氮氣，對整個變壓器抽真空，真空度要求小于133 Pa（帕斯卡），且該真空度維持8小時以上，方可進行注油。3）注入變壓器的絕緣油性能符合GB-50150規定要求。注油過程中，所有外露的可接地部件及變壓器外殼和濾油設備都應可靠接地。4）注油速度在2～5Ton/h之間，注油溫度保持在50℃左右（45℃～55℃）。5）注油高度最低要浸過全部繞組和鐵軛絕緣件，大約需要注入240噸變壓器絕緣油，因此注油時間要50個小時以上。6）拆除注油管將注油口密封，此時還要繼續抽真空，并在規定真空度下維持8小時以上。

2 熱油循環

為去除絕緣油的含氣量和排除安裝過程中器身絕緣表面吸收的潮氣，注油完畢后還必須進行熱油循環。熱油循環的過程如下：1）關閉冷卻裝置與本體之間的閥門，然后接通熱油循環系統的管路，通過真空濾油機進行熱油循環，使熱油從油箱頂蓋上端的Φ80蝶閥進入油箱，從油箱底部的Φ80蝶閥流回真空濾油機。2）在循環過程中，真空濾油機脫氣室內的真空度維持小于50 Pa，濾油機加熱脫水缸中的溫度維持在在65℃左右（60℃～70℃范圍內）。3）熱油循環的時間要同時滿足：a）不小于48小時；b）不小于三倍變壓器的總重量/通過濾油機每小時的油量。4）循環結束靜置24小時后取油樣化驗要求符合規定要求。

3 大型油浸式變壓器的安裝難點

實踐表明，大型油浸式變壓器的安裝難點是恢復變壓器的絕緣，集中體現在規范處理變壓器的絕緣油上[1]。因為在變壓器的安裝過程中對絕緣油處理不好，就會增加絕緣油中的氣體、水分、雜質和纖維等，它們會影響絕緣油的電氣性能[2-4]。油浸式變壓器在運行期間的內部故障又分為熱故障和電故障[2]。電故障通常就是指變壓器內部在高電場強度作用下，造成絕緣性能下降或裂化的故障，而這類故障以局部放電引起的居多[2]。而引起局部放電的原因主要包括：1）受外界環境條件影響，如真空度控制不合適，絕緣油處理不凈，當變壓器絕緣油中存在氣泡或者空穴，由于氣體的介電常數小于絕緣油，其耐壓強度遠遠低于絕緣油，這樣在氣隙中就容易引起局部放電。2）絕緣油中水分、纖維等雜質也是造成局部放電的主要原因。由于水的介電常數大于絕緣油，在電場作用下，水分等雜質首先被極化，被吸引到電場最強的地方，容易造成局部放電的擊穿[2-4]，導致絕緣油的耐電強度降低。水分的存在還會與絕緣油中的氧化物雜質形成穩定的絡合物，會使絕緣油的介電損耗增加[2-4]。3）金屬部件或電極之間的接觸不良而引起的局部放電，也將會形成惡性循環，最終導致設備的擊穿或損壞。顯然，這些局部放電的原因與變壓器安裝過程的嚴格把控有重大關系。因此，在安裝過程中既要注意變壓器器身的清潔處理，又要保證變壓器絕緣油的清潔處理。

4 大型油浸式變壓器器身的清潔處理

1）一般變壓器是充氮運輸，在到達施工現場后，變壓器器身不應該先破氮，而應該打開本體連接冷卻器的蓋板，待密封塔和真空蝶閥的銹跡和油垢等雜質全部清理干凈后，方能組裝冷卻器。在這個過程中，施工人員要特別注意對變壓器本體的氮氣壓力表進行監視，如果發現氮氣壓力下降要立即補充氮氣。

2）大型油浸式變壓器都是在戶外安裝，施工現場很難選擇無風、無雨、無雪的晴朗天氣，因此，為了確保變壓器器身的潔凈度，可以采用如下方法：零部件的內檢和安裝盡量在晴朗風小的白天進行，安裝到傍晚就結束。每次收工前都要密封油箱上的手孔、人孔和未裝零部件的法蘭孔。夜晚停工時，真空泵要連續開動（開動時間應超過白天變壓器器身在大氣中暴露的時間），盡可能地排除器身在白天工作時所吸附的潮氣。

3）注油排氮。對絕緣油的性能進行測試，確保各項指標均合格后，將絕緣油從變壓器郵箱的下部注入，迫使氮氣從郵箱的頂部的放氣口排出，注入油量的最低高度要浸過全部繞組和鐵軛絕緣件，注油結束后，拆除注油管將注油口密封。

4）熱油循環。如果變壓器的吊芯檢查發生在相對濕度和大氣溫差大的天氣，可以采用熱油循環法。使用熱油循環法時，空氣露點由施工現場的溫度和相對濕度來確定，然后將變壓器器身的溫度慢慢上升到55℃左右（確保器身的溫度同時高于空氣露點溫度和周圍環境溫度），避免絕緣表面受潮。

5）抽真空脫水脫氣。由于大型油浸式變壓器的安裝是在室外進行，從內檢到全部元件的安裝完畢往往需要幾十個小時，因此所有和變壓器絕緣油接觸的零部件，都需要和器身一起進行真空處理，以消除其表面吸附的水分和氣體，只有這樣才能保證變壓器的正常運行。一般要求真空度小于133Pa以上保持24小時以上。

5 大型油浸式變壓器絕緣油的清潔處理

前文所述，影響絕緣油電氣性能的雜質主要是水分、氣體和纖維等。目前是通過真空濾油機過濾的方式來對絕緣油進行處理。作為變壓器的安裝人員，需要深入了解真空濾油機的工作特性，才能更好的完成真空注油和熱油循環過程，保證變壓器的順利、可靠地工作。真空濾油機是通過油泵將絕緣油送入油機系統，然后經加熱器加熱后送入過濾器，絕緣油經過過濾器凈化后進入脫氣罐，在一定的真空度和一定溫度的條件下，絕緣油中含有的微量水分將會被氣化，最后絕緣油經過高精度的過濾器除去雜質后得以排出。在對絕緣油進行過濾時，濾油機的溫度要控制在60℃左右，操作時間一般應超過24小時[5]。采用濾油機過濾時，影響絕緣油潔凈度的主要因素是濾油機的質量，如果使用質量較差的濾油機，過濾環節中還可能導致絕緣油的分解而引入新的雜質，因此務必要選用質量過關的濾油機才能保證絕緣油的潔凈度。因此，在大型油浸式變壓器的安裝過程中，嚴格檢查真空濾油機的質量是保證變壓器安裝質量的前提。

6 結語

大型油浸式變壓器在高電壓的電站中有著廣泛的應用，其安裝水平的高低已經成為企業技術能力和發展潛力的重要標志，對安裝工程的施工人員提出了更高的要求。為了保證油浸式變壓器可靠的運行，延長變壓器的使用壽命，在大型油浸式變壓器的安裝中，絕緣油的清潔和器身的清潔是主要的難點，而絕緣油的清潔往往是容易被忽視。本文結合筆者的工作經驗，著重對絕緣油的清潔和可能存在的電氣隱患進行了討論，希望能給同行提供有益的借鑒。

【參考文獻】

[1]陳嘉裕.淺談變壓器安裝的工藝與質量通病的處理[J].科技信息，2011（2）：53-54.

[2]孫緒臣.油浸式變壓器內部放電故障分析[J].煤礦機電，2010，5：47-49.

[3]賈輝，賈勇，王志勇.油浸式變壓器絕緣受潮故障分析和處理[J].吉林，2009，37：41-43.

[4]王偉，曲文韜，楊承龍，等.油浸式變壓器固體絕緣老化檢測技術的應用[J].電氣技術，2010，10：39-42.

[5]陳建平.大型油浸式變壓器的安裝規范性問題的研究[J].有色設備，2012，4：58-60.

[責任編輯：田吉捷]