變壓器絕緣電阻不合格因素的初步研究及解決措施

徐巖峰，張海洪，秦一鳴

(中海油(青島)重質油加工工程技術研究中心有限公司，山東 青島 266500)

變壓器是電力系統中最重要的電氣設備，其不僅可以輸送電能，還對電力運行的安全性進行有效保障。絕緣電阻是變壓器一項重要的測試項目，絕緣電阻的好壞直接關系到變壓器的電氣性能和壽命[1]，因此絕緣電阻受到各變壓器企業的高度重視。變壓器是由許多種材料組成的一個完整的絕緣系統，其絕緣材料基本有兩大類：絕緣液體材料(即絕緣油)和絕緣固體材料(絕緣紙、層壓紙板等)[2-3]。變壓器油是使用于油浸變壓器內，起到絕緣、散熱冷卻等作用的一種產品，是變壓器的主絕緣材料之一，其性質的優良與否對變壓器絕緣電阻的好壞有至關重要的作用，通過測試變壓器油的性質可以快速分析變壓器絕緣電阻。絕緣電阻偏低是變壓器企業經常遇到且比較難處理的產品質量問題之一，本文通過分析變壓器油水含量、體積電阻率和介質損耗因數等性質，找到了變壓器廠變壓器絕緣電阻不合格的關鍵影響因素，采用了白土吸附、脫水脫氣等處理手段，解決了絕緣電阻下降的問題。。

1 變壓器油性質分析

變壓器絕緣電阻的下降，其本質是由絕緣部分的導電因素增強引起，而水分和固體導電微粒是造成絕緣導電性能增強的主要物質[4-5]。變壓器在出廠過程中，要求其繞組絕緣和鐵芯絕緣的狀態良好，變壓器經過運輸、保管、真空注入變壓器油等工序過程中，如果發生碰撞、受潮、油樣污染等情況，均有可能引起絕緣狀況下降甚至造成絕緣損壞。

TY公司的變壓器出廠測試的指標中，絕緣電阻下降明顯，從變壓器中對變壓器油取樣并進行介質損耗因數、體積電阻率和水含量的分析，分析結果如下表所示。

表1 變壓器油樣性質變化

通過上表數據可以看出：

(1)封存樣品水含量20mg/kg，變壓器中部油樣品水含量20mg/kg，底部樣品水含量40mg/kg，底部樣品水含量不合格，可能是受潮導致。

(2)從介質損耗因數數據看，封存樣品0.036%，滿足GB2536-2011標準要求(不大于0.5%)，但變壓器中部樣品和底部樣品的介質損耗因數大于0.5%，不滿足國家標準要求，可能是在注入變壓器油時候被污染或者變壓器中一些極性物質、水分等溶入變壓器油導致。

(3)從變壓器油性質的對比分析可知，水分升高或者介質損耗因數升高均可能是造成變壓器絕緣電阻升高的影響因素。

2 變壓器油的處理

2.1 變壓器油脫水脫氣處理

采用高效雙級真空濾油機進行脫水脫氣過濾處理。分別對變壓器中油品進行三次中、下部取樣分析并對絕緣電阻進行測試，絕緣電阻依然不能滿足要求。變壓器油分析結果如表2所示。

表2 脫水脫氣過濾處理后油品性質

通過以上數據分析可知：

通過脫水脫氣過濾的處理方式，可以降低變壓器油中水含量，但是不能改善介質損耗因數。

變壓器的絕緣電阻依然無法滿足要求，則說明引起變壓器絕緣電阻下降的主要因素是絕緣油介質損耗因數的下降。

2.2 變壓器油白土吸附處理

變壓器油的介質損耗因數是一項重要指標，它反映油中泄露電所引起的功率損耗，以此可以判斷變壓器油的劣化程度與污染程度。變壓器油介損增高原因有較多如：油品本身質量問題、水含量過高、在運輸等過程中造成污染、極性物質或導電膠體以及油品發生老化、油品中的微生物等均會導致油品介損升高，從而導致油品的絕緣電阻下降。

為更好的解決此次變壓器油介損異常問題，故對可能導致油品介損異常的原因進行一一分析：

油品本身質量問題：通過對封存樣品的分析結果來看，油品本身的介損能夠滿足產品質量要求，因此可以排除產品本身質量問題。

油品中微生物含量：文獻[6]研究結果表明，變壓器油中存在多種微生物，微生物對油介損有一定的影響，且此影響與微生物的數量及種類有關，只有當微生物達到一定數量時由于其本身及代謝物均為極性物質才會對油介損產生較大影響，且由于微生物在油中的不均勻分布從而使微生物導致的介損呈不規律變化，并能導致油的PH值和電阻率下降，此案例中由于油品的中部與下部電阻率下降均很明顯且兩者的差距較小，且目前不具備微生物含量分析方法，故此影響因素無法排除也無法確認。

極性物質或導電膠體：當油中混入極性雜質時，隨著油中極性雜質或充電的膠體物質含量增加，介質損耗因數也會隨之增加。變壓器中的耐油橡膠等固體絕緣材料如油槽內使用的油漆、橡膠袋以及其他襯里材料如未能通過兼容性測試就會與變壓器油形成膠體雜質，因膠體粒子直徑較小，擴散慢，在變壓器注油后，在重力作用下膠粒濃度會由上而下而逐漸增大，因其帶電的特殊性在外電場作用下作定向移動形成“電泳”，從而使變壓器油的電導超過正常的幾倍甚至幾十倍，增加了電介質的電導電流和極化率，因而使介電損耗增大[7]。

油品老化：文獻[8]研究得出了油品老化中介損與酸值之間成對應關系，即介損隨著酸值的升高不斷增大，且兩者成對數關系，但在此案例中絕緣電阻變壞的變壓器剛投入運行時間較短(2個月左右)，因此油品老化可能性較小。

對于變壓器油中含有極性物質或溶膠現象，要提高變壓器油的介質損耗因數，一般有兩種方法：吸附法進行再生處理跟換油處理。吸附法再生處理在工業生產中一般指利用活性白土作為吸附劑，利用其較大的表面活性對油中極性物質進行吸附，以達到降低介損的目的。

取變壓器中樣品進行過白土吸附實驗[9]，在溫度110℃，白土加入量4%條件下進行實驗，經處理后對油品進行檢測分析，介質損耗因數由原來的0.53%降低至0.038%，滿足了GB2536-2011中變壓器油介質損耗因數不大于0.5%的要求，同時絕緣電阻也滿足了要求。

3 結束語

絕緣電阻偏低是變壓器企業經常遇到且比較難處理的問題，造成變壓器油絕緣電阻不合格的因素很多，極性雜質以及膠質粒子的存在是造成變壓器絕緣性能變劣的一個主要因素，不容忽視，除必要的過程控制減少極性雜質的污染外，為確保變壓器的安全運行，研究油品對絕緣材料的影響十分重要，嚴格把握固體絕緣材料的穩定性和可靠性減少不必要的溶膠是保證絕緣電阻穩定性的有效方法，當出現極性污染以及膠質粒子時，可采用白土精制方法進行處理，以使油的凈化效果達到要求。