主變絕緣異常的試驗探究

宋雅瑞

摘要：主變是變電站工作中的重要設備，變電站主變絕緣油在正常運行過程中受到外界影響的因素眾多，容易出現氧化變質，絕緣油變質老化直接影響到主變的絕緣性能，導致主變出現絕緣異常，影響到變壓器的正常運行。文章對某變電站一臺110kV主變的主變絕緣異常進行了試驗探究，分析了異常問題產生的主要原因是絕緣油老化，并此提出了解決措施。

關鍵詞：主變；絕緣異常；變電站；電力設備；絕緣油 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM835 文章編號：1009-2374（2017）10-0210-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.106

變壓器絕緣油是變壓器的重要組成部分，在變壓器運行的過程中，能起到較好的絕緣散熱效果，可以說是影響到變壓器絕緣性能的主要因素。變壓器絕緣油出現質量老化問題，也會造成變壓器的絕緣異常，通過對主變絕緣油溶解氣體色譜的檢測，能找到變壓器內部出現的故障信息特征。變壓器絕緣油出現質量老化問題會影響到主變的絕緣性能，造成絕緣異常，因此進行試驗研究找到問題原因和解決方案極為重要。

1 主變絕緣性能異常問題

某變電站一臺110kV主變，是該變電站的主要電力供應來源，工作的環境較為惡劣，電流和負荷都較大，在一次檢測中發現這一臺110kV主變出現了較為嚴重的變壓器絕緣異常，分析原因發現主要是絕緣油發生異常。由于該110kV主變是變電站主要的供電設備，為了保證變電站正常的運行，需要保證其運行過程的安全穩定，絕緣油的更換有著嚴格的要求，對其進行了進一步的老化檢測項目分析，分析變壓器絕緣油是否需要更換處理。

2 主變絕緣性能異常問題診斷

2.1 異常指標分析

變壓器絕緣油的理化分析是判斷絕緣油質量老化問題的主要依據，更為深入地對異常指標進行分析，可以初步判定主變絕緣油質量老化狀況，各個指標的分析結果如下：

2.1.1 酸值。酸值是最能直接反映絕緣油質量老化的指標之一，絕緣油質量良好狀況下，酸值較低，絕緣油也較為穩定。主變在變電站正常工作狀況下，受到外界因素的影響較大，包括溫度、濕度、電場等的影響，會導致絕緣油氧化變質，生成養護產物。運行油的酸值主要是有機酸，這也是所有有機酸的總和，無論是高分子酸還是低分子酸，如果絕緣油中的水溶性酸含量增加，會直接改變絕緣油的pH值，這些水溶酸也會腐蝕絕緣材料和絕緣金屬，影響到變壓器的絕緣效果，降低其絕緣壽命。酸值也是判斷絕緣油是否需要更換的重要指標。在GB/T 7595-2008標準中，認為絕緣油的酸值應該保持在0.1mg KOH/g以下，pH值需要在4.2以上。分析該臺110kV主變的酸值超出標準酸值。

2.1.2 腐蝕性硫。腐蝕性硫是包括硫和硫化物在內的物質，會和絕緣油發生反應，生成有害物質，腐蝕絕緣金屬或者絕緣非金屬，尤其是會腐蝕變壓器中的絕緣材料和其他部位的金屬。分析近年來變壓器內部由于腐蝕性硫出現絕緣故障之后，絕緣油質量老化，進而造成了變壓器在正常運行的過程中，變壓器內部的固體絕緣材料造成的腐蝕，一旦造成了內部絕緣材料的腐蝕，必須要更換絕緣油。腐蝕性硫也是衡量絕緣油質量老化后對變壓器內部固體絕緣材料腐蝕危害的主要指標，分析該臺110kV主變的腐蝕性硫，可以看出絕緣油已經具備了腐蝕性。

2.1.3 顏色和油泥。絕緣油在經過較長時間使用之后，絕緣油的顏色會逐漸加深，氧化物和油泥增加，透明度也會下降，也會造成絕緣油質量老化。通過絕緣油中的樹脂物質、瀝青和染色物質狀態，可以分析絕緣油的老化程度。一般來說，全新的絕緣油顏色在0.5以下，絕緣油正常運行狀況下保持在3.0以下，而該110kV主變的絕緣油顏色為4.0級，可以看出絕緣油已經處于深度氧化階段。油泥也是衡量絕緣油是否發生質量老化的指標，絕緣油發生化學反應之后，會生成氧化物，經過反應之后會生成油泥，而油泥會附在繞組絕緣上，影響其正常的散熱，會導致固體絕緣局部過熱，使得變壓器的固體絕緣部位出現明顯的氧化，嚴重影響到變壓器的正常使用壽命。通過分析該臺110kV主變的油泥可以看出該絕緣油已經出現了質量老化。

2.1.4 界面張力。絕緣油的界面張力也是衡量絕緣油中是否有老化物質的有效方式，絕緣油是由多種烴類物質組成的混合物，在正常運行過程中，會受到溫度、濕度、電場等的影響，會導致絕緣油氧化變質，生成酸類和醛類物質。界面張力可以判斷絕緣油的老化程度，根據GB/T 7595-2008標準的要求，界面張力應該控制在19mN/m以上，分析該臺110kV主變的界面張力，并不符合標準。

2.1.5 介質損耗因數。介質損耗因數也是影響到變壓器運行的指標之一，主要是反映絕緣油中的電流造成的功率損耗，進而判斷絕緣油的老化狀況。根據GB/T 7595-2008標準的要求，介質損耗因數應該控制在4%以下，分析該臺110kV主變的介質損耗因數已超出標準要求，判斷為不符合標準。

2.2 綜合診斷結果

通過對該臺110kV主變的綜合診斷可以看出，絕緣油確實出現了質量老化，多項衡量指標都不符合要求，需要更換該臺110kV主變的絕緣油，確保其絕緣強度，避免由于絕緣油老化出現變壓器運行故障。為了保證變壓器的正常運行，在更換絕緣油時，需要對變壓器內部進行清洗，保證干燥，清除油泥和其他殘留物，避免全新的絕緣油進入到變壓器中短時間內再次發生氧化反應，影響到絕緣油的使用壽命。

3 主變絕緣性能異常問題處理方案

由于該臺110kV主變絕緣油已經出現嚴重老化，需要停止運行工作，給予更換絕緣油，根據更換絕緣油不同的方式，可以在變電站工作現場進行停機更換，或是將主變返廠更換。如果在變電站工作現場進行停機更換，耗費的時間較少，只要保證天氣狀況好，空氣中濕度較低即可以更換絕緣油，但是可能會出現變壓器內部的油泥和其他殘留物清除不徹底的狀況出現，選擇這種方式需要定期進行跟蹤檢測。如果將主變返廠更換絕緣油，能確保完全清除變壓器內部的油泥和其他殘留物，全新的絕緣油進入到變壓器中短時間內不會再次發生氧化反應，但是耗費的時間較長，而且還會影響到變電站正常的工作，相應的成本也會增加。

綜合分析以上兩種主變絕緣性能異常問題處理方案，結合某變電站的工作實際狀況，對于時間的要求較高，選擇第一種更換絕緣油的方案。

4 主變絕緣性能異常問題處理方案的實施

4.1 準備工作

在更換絕緣油之前，首先辦理問題處理手續，對該臺110kV主變進行檢查和數據的記錄和更新，協調好該臺110kV主變停止工作后這段時間內變電站的工作；然后準備更換材料，包括真空濾油機、油罐、真空泵、密封材料、防火材料、防水材料等；在更換之前做好相應的預防性試驗，包括絕緣電阻試驗、吸收比試驗、直流電阻試驗、介質損耗試驗、直流泄漏試驗等；最后根據《變壓器油》（GB 2536-1990）標準的要求，對全新的絕緣油的理化指標進行分析檢測，確保新更換的絕緣油理化指標合格。

4.2 排油

經過準備工作之后，對該臺110kV主變的絕緣油進行變壓器本體處理，處理時間保持在8h。排油處理的操作需要保證在天氣狀況良好的時候處理，本身主變排油過程對天氣、濕度等參數的要求較高，不能將變壓器鐵芯長時間暴露在空氣中，如果空氣中響度濕度較大，不能進行排油操作。通過排油操作要盡可能地排出變壓器內的殘油。

4.3 沖洗

經過排油處理后，需要用全新的絕緣油對變壓器內部進行沖洗，沖洗掉變壓器內部表面的質量老化絕緣油，沖洗時間保持在4h。在用全新的絕緣油進行沖洗時，盡可能地沖洗掉表面的油泥和其他殘留物，沖洗過程需要從上到下進行，需要對變壓器內部進行全面的清洗，保證每個部位都能清洗到位。經過沖洗處理后，有效的清除變壓器內部的油泥和其他殘留物，避免全新的絕緣油進入到變壓器中短時間內再次發生氧化反應，影響到更換絕緣油工作的質量。

4.4 真空脫氣和注油

利用6000L/h真空凈油機對出油裝置進行改造連接，控制好真空循環管路，做好封堵工作。在進行真空脫氣的工作中，需要先將變壓器的絕緣油箱中抽真空到0.02MPa，然后進行繼續處理，確保滿足真空壓力的要求。在真空注油環節需要將注入到變壓器絕緣油箱中的全新絕緣油進行過濾加熱，然后再注入到變壓器絕緣油箱內，進行熱油循環，保證時間控制在24h。完成注油和熱油循環工作之后，根據油面高度，再次進行調整，將絕緣油補充到稍高油位高度之后，靜置36h以上，然后抽取絕緣油樣本進行全面的檢測，并進行跟蹤檢測，分析新注入的絕緣油狀態是否發生變化。

4.5 主變絕緣性能異常問題處理結果

在變電站的工作中，主變的絕緣油質量老化問題愈加重視，分析各種理化指標，能確定絕緣油是否出現質量老化，是否需要進行更換，如果出現絕緣異常問題沒有及時更換，會嚴重影響到變壓器的絕緣性能，嚴重影響到變壓器的使用壽命。該臺110kV主變經過更換絕緣油處理之后，從跟蹤檢測的指標結果可以看出，更換完絕緣油之后，新注入的絕緣油各項理化指標都保持正常，并沒有快速氧化的趨勢。

5 結語

綜上所述，在主變的試驗結果與標準參數對比有較大出入的時候，不能僅僅通過表象就確定問題原因，而是要首先確定試驗所用設備無異常之后，根據試驗分析數據分布規律，通過全面分析后再做出判斷故障的根源。為了防止主變絕緣異常的出現，需要嚴格按照操作規程操作，無論是運行還是停機期間，都需要保證其狀態穩定，做好日常的維護工作，檢查絕緣油質量狀況，避免出現絕緣異常，盡可能在主變絕緣異常出現之前就做好預防工作。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）