特高壓交流變壓器油流帶電問題分析及抑制措施

蘇蕾　黃克選　姚舜

摘要：油流帶電現象是特高壓變壓器工作過程中的常見問題，未能及時處理油流帶電現象，意味著變壓器的絕緣性能、穩定性明顯下滑，甚至影響特高壓變壓器的壽命。本文首先分析了導致變壓器油流帶電的原因，隨后探討抑制油流帶電的措施。

關鍵詞：變壓器;油流帶電;抑制

引言：特高壓變壓器工作在復雜、嚴苛的環境下，油流帶電現象對于變壓器本身乃至特高壓輸電工程都會產生不利影響，因此要高度重視油流帶電現象的危害，總結抑制油流帶電的經驗。

一、油流帶電問題原因

1.油流流速。油流流速與油流帶電現象關系非常密切，在變壓器油流速度偏大的情況下，為油流帶電現象提供誘導因素。通過對變壓器油流原理的分析不難看出，在變壓器油流的背景下，電荷分離難度進一步降低，由此導致變壓器內部能量提升狀態。另一方面，變壓器油流現象還會導致層流與紊流現象;兩種情況下的帶電量與油流流速的關系并不一致，區別在于是否呈現出線性關系，尤其是在紊流帶電的情況下，與油流流速之間并不能構成線性關系。特高壓交流變壓器的絕緣體系原理繁瑣，變壓器內部的油流漩渦現象則與溫差因素有直接關系。油流帶電的情況也是不一致的，如果環境溫度較高，意味著泄露電流的上升狀態會加劇。

2.溫度影響。油流帶電受溫度影響顯著，溫度對油流的影響表現在力學、電學等多個方面，若要判斷溫度對油流的影響程度，需要從具體的影響方面著手，結合參數結果總結溫度的影響強度。通過對油流帶電溫度特征的分析不難看出，在溫度逐步上升的情況下，泄露電流表現出峰值現象;換言之就是在溫度超過一定水平（約為55℃）之后，泄露電流由上升狀態轉化為下降狀態。導致峰值現象的原因在于電荷產生過程與中和過程的競爭效應。另外要考慮到特高壓變壓器油的電導參數，電導性能對于電離子以及電荷泄露的情況都有明顯影響。通過對電導率與溫度關系的分析，明確兩個參數之間存在線性關系，前提條件是30℃≤T≤50℃;當油流流速為0.3m/s，變壓器電導性能為最佳。

3.含水量影響。變壓器中的電荷密度與含水量關系密切，如果變壓器油干燥度較高、含水量較少，意味著變壓器的電荷密度處于上升狀態，因此變壓器油含水量與電荷密度呈反相關關系。油流帶電通常說明變壓器的帶電量會比較高，說明變壓器油水分含量偏低。在特高壓變壓器投入運行前，需要規定油的含水量，最高含水量為10μL/L;在變壓器進入到運行狀態后，適當提升油的含水量標準，但是不能超過15μL/L。如果變壓器含水量過低，則會增大變壓器的電荷量，進而誘發變壓器油流帶電。

4.電場強度。電場強度是影響油流帶電的重要指標，如果電場強度處于逐步上升的狀態，意味著油流帶電程度同步上升。在變壓器油被正電荷擴散滲透、并進入到交流電場后，流動電流也會處于增大狀態。如果電場強度達到較高的水平，在交流電場的作用下，靜電荷處于上升狀態并形成電荷分離的誘導因素。由于特高壓變壓器內部結構電場環境比較復雜，對于電荷分離也有促進作用。如果油道間隙內的電場強度達到1.5Kv/mm，變壓器油流帶電量會快速增加;實際提升效果與特高壓變壓器油道結構關系密切。

5.固體絕緣材料。特高壓變壓器油箱的絕緣結構材料可能不同，材料類型與油流帶電程度關系密切。常見的特高壓變壓器絕緣材料包括牛皮紙、木條等等。絕緣材料自身性質以及與特高壓變壓器油的接觸面積，是影響靜電電荷以及電流密度的重要因素。

二、抑制油流帶電的措施

1.優化絕緣結構。特高壓變壓器結構的重要指標有流速和流量，在不影響變壓器冷卻質量的背景下，優先采用低流速結構，同時增大油流流量，變壓器油流流速上限為0.24m/s。變壓器油流方向變化、流速不穩定現象與絕緣部件關系密切，因此要注意變壓器絕緣件的物理性質。應用在變壓器中的絕緣件要光滑，而且不能存在空隙，對于絕緣材料表面的毛刺則要及時清除，對變壓器油流帶電現象起到抑制作用。另外要注意變壓器油循環的布局，適當增大油道進出口，同時對變壓器絕緣件進行定期維護，保證絕緣件表面平整光潔，為變壓器油流提供穩定環境。

2.冷卻方式改進。常見的變壓器冷卻思路是強迫油循環風冷，如果采用這種方式，則要在變壓器的油路中設置油泵，發揮油泵的提速散熱作用并實現冷卻效果。在強迫油循環風冷基礎上融合導向思想，提升變壓器冷卻過程中油路的方向有序性，避免冷卻過程中發生油路混亂的現象。

3.注重油質監測。特高壓變壓器相比于一般變壓器，安全裕度偏低，需要加強油質的實時監測力度。可以引入油色譜進行油質監測，實現油質在線監測效果;定期開展變壓器油質離線監測工作，與此同時做好變壓器油質的全流程維護工作。在檢修特高壓變壓器的過程中做好靜電電壓測量工作，確保特高壓變壓器的全部指標處于正常狀態。關于油質監測，也可以采用超聲定位處理方式，及時發現可能存在的靜電放電現象。

4.流速與溫度控制。使用自動投切冷卻器可以控制變壓器油流速度，在運行溫度符合要求時，允許油泵投運，確保流速控制效果。自動投切冷卻器有效避免多個變壓器油泵一次性啟動的問題，確保繞組內部的油流流速處于合理穩定狀態。

結束語：抑制油流帶電現象，要從油質監測、流速控制等多個角度入手;同時結合特高壓變壓器的實際情況，逐步積累抑制油流帶電的有效經驗和手段，為特高壓變壓器創設優質的工作條件。

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