高溫運(yùn)行對(duì)變壓器油穩(wěn)定性的影響研究

李艷青

摘要：高溫條件對(duì)變壓器油的穩(wěn)定性影響很大，變壓器油的穩(wěn)定性也會(huì)對(duì)變壓器的運(yùn)行造成影響。文章對(duì)變壓器油的作用和要求進(jìn)行了說(shuō)明，介紹了變壓器油抗氧劑的種類(lèi)與添加方法，并總結(jié)了多種因素對(duì)變壓器油穩(wěn)定性的影響。

關(guān)鍵詞：高溫運(yùn)行；變壓器油；穩(wěn)定性；抗氧化劑

1.變壓器油的功能和要求

變壓器油的功能主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

一是絕緣功能。變壓器油依靠其良好的絕緣性，可將不同帶電部分進(jìn)行分隔，有效防止內(nèi)部短路。二是散熱冷卻功能。變壓器運(yùn)行過(guò)程中的線(xiàn)圈內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，會(huì)被變壓器油吸收，再向外界散發(fā)，從而保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。三是滅弧功能。油浸開(kāi)關(guān)在切斷電力負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，容易造成故障甚至燒毀設(shè)備。當(dāng)油浸開(kāi)關(guān)啟閉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生部分氫氣，吸收大量的熱量，從而達(dá)到了滅弧的目的。第四是對(duì)絕緣材料的保護(hù)功能。變壓器油具有良好的流動(dòng)性，可起到保護(hù)鐵心和線(xiàn)圈等變壓器關(guān)鍵組件的作用，從而延緩絕緣材料的氧化。變壓器油在運(yùn)行中會(huì)逐步老化。致使變壓器油老化的包括外部因素和內(nèi)部因素。

2.高溫對(duì)變壓器油的影響

變壓器運(yùn)行過(guò)程中溫度會(huì)升高，并導(dǎo)致變壓器油產(chǎn)生一系列常溫下不會(huì)發(fā)生或發(fā)生比較緩慢的物理和化學(xué)變化，加速變壓器油的變質(zhì)而老化。關(guān)于溫度對(duì)變壓器油的影響，著名物理學(xué)家V.M.Montsinger及Dakin均提出過(guò)其觀(guān)點(diǎn)。本文為了研究溫升對(duì)變壓器油的影響，以圖一、圖二為實(shí)驗(yàn)器材，研究后得出圖三、圖四所示曲線(xiàn)。

由圖三、圖四所示，變壓器油的密度及粘稠度均隨著溫度的升高，呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，導(dǎo)致其絕緣性下降。

3.添加抗氧化劑提高變壓器油安定性

3.1抗氧化劑的作用機(jī)理

根據(jù)Dakin提出的觀(guān)點(diǎn)，變壓器油的熱老化是一種氧化效應(yīng)，其本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。因此，提高變壓器油的穩(wěn)定性，延緩其老化過(guò)程，就需要從兩個(gè)方面入手：一是降低變壓器運(yùn)行過(guò)程中的溫度，二是添加抗氧化劑。由于添加抗氧化劑便于操作，成本相對(duì)低廉，本文就第二種手段進(jìn)行著重討論。

添加抗氧化劑可以有效提高變壓器油的氧化安定性，大大延長(zhǎng)變壓器油的使用壽命。當(dāng)然，不同種類(lèi)的抗氧化劑的效果不同；對(duì)不同的變壓器油，使用同種抗氧化劑也會(huì)呈現(xiàn)出不同的感受性。因此，變壓器油的抗氧化性能，必須研究抗氧化劑的特性和添加比例。

在變壓器油中添加抗氧化劑的目的是抑制氧化作用，延長(zhǎng)油的誘導(dǎo)期。研究顯示，抗氧化劑發(fā)揮作用的途徑多種多樣，迄今為止人們認(rèn)識(shí)到的抗氧化劑的作用機(jī)理主要包括以下三種：一是通過(guò)抗氧化劑中的酚羥基與變壓器油中的自由基進(jìn)行抽氫反應(yīng)生成相對(duì)穩(wěn)定的半醌自由基，阻斷氧化過(guò)程的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；二是通過(guò)抗氧化劑的較強(qiáng)還原作用供給大量的自由電子，從而清除變壓器油中的自由基；三是通過(guò)抗氧化劑與金屬離子的有效絡(luò)合，降低催化反應(yīng)，間接實(shí)現(xiàn)抗氧化作用。一般認(rèn)為，第一種機(jī)制在大多數(shù)情況下是最重要的，因而研究最多。

某電廠(chǎng)，變壓器油添加抗氧化劑（T501）前后的油質(zhì)抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

從上表看出，添加抗氧化劑后，解決了油質(zhì)不穩(wěn)定的老化現(xiàn)象，運(yùn)行8年多經(jīng)抽樣化驗(yàn)油質(zhì)較穩(wěn)定。

3.2抗氧化劑的添加方法

變壓器油中抗氧化劑添加，一般要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)步驟：首先是抗氧化劑的感受性試驗(yàn)。向變壓器油中添加抗氧化劑之前，應(yīng)首先進(jìn)行感受性試驗(yàn)，以確定抗氧化劑本身對(duì)該種變壓器油是否具有良好的抗氧化效果。其次是確定抗氧化劑的添加劑量。試驗(yàn)顯示，T501抗氧化劑在新油中的添加量應(yīng)掌握在0.3%-0.5%。最后，要根據(jù)不同種類(lèi)的抗氧化劑在變壓器油中的溶解度選擇合適的添加方法。例如，在新變壓器油中添加T501時(shí)，一般用熱溶解法。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變壓器油的穩(wěn)定性直接影響到變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，可以通過(guò)向變壓器油中添加抗氧劑增強(qiáng)變壓器油的抗氧化能力。但是，如果變壓器油的溫度過(guò)高，抗氧化劑的性能也會(huì)顯著下降。因此，除了添加氧化劑外，還應(yīng)該從變壓器本身的設(shè)計(jì)和運(yùn)行環(huán)境入手，盡量減低變壓器運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部溫度。