变压器油介损值超标的原因分析及对策探讨

变压器油介损值超标的原因分析及对策探讨

朱静

（国网安徽省电力公司亳州供电公司安徽省236800）

摘要：文章首先分析了可能导致变压器油介损超标的各类原因，接着提出防范措施，并就应对介损超标的处理办法进行概述，最后以某台110kV变压器为实例，详细阐述其油处理的过程和工艺。文章的目的是希望为提升变压器运维水平而抛砖引玉。

关键词：变压器油；介损超标；对策

变压器的主要绝缘介质是变压器油。变压器油的优劣是通过介损因数来反映的。运行中，我们应定期抽取油样进行介损测试或通过在线检测设备进行观察，当发现介损超标时，应及时进行综合分析，并采取合理、有效的方法来改善油质。

1变压器油介损超标原因分析

介损指的是交变电场引起的泄漏电流的功率损耗。造成介损超标的因素是多个层面的，既有外部因素，也有内部因素，下面分别予以阐述。

1.1杂质层面

变压器内部除了变压器油之外，还有固体形式的绝缘材料（如绝缘纸）。这些绝缘材料中含有胶体粒子状（直径在10-9m～10-7m之间）的杂质，随着运行时间的增加，胶体粒子会逐渐析出并发生聚结，进而在重力作用下形成沉淀。虽然这个过程比较慢，但终究是一种非平衡、非稳定态。据相关数据分析，当沉淀物的比例达到0.02%，介质电导会升高几十倍，从而使绝缘油的介损超标。另外，变压器油在运输、加注过程中，难免会混入尘埃颗粒，这也是杂质的来源之一。

1.2变压器结构层面

变压器器身是全密闭结构，为了减少潜在渗漏点，一些设备厂家取消了净油器（能产生虹吸）配置，这在一定程度上不利于变压器油的稳定。原因是：变压器的绝缘部分或多或少会有水分存在，如配置有净油器，将能在运行中“吸走”这部分水分，从而保证变压器内部绝缘的良好；反之则绝缘能力会下降。

1.3金属离子层面

变压器本体有不少铜质构件，在运行过程中不可避免地会发生磨损（如油泵轴或叶轮磨损），有的还会产生腐蚀（如裸露铜引线），这样就会有一定数量的铜离子进入到变压器油中。另外，当变压器严重过载，其内部铜质绕组会异常发热，使铜离子熔融到绝缘油中。以上两类情况均会引起变压器油介损升高。

1.4微生物层面

在变压器安装和大修过程中，如有厌氧、厌光类微生物浸入，则当变压器全部密封后，这些微生物会在变压器油中生长、代谢和繁殖，进而形成微生物胶体。由于这类胶体呈现电的非中性（或正或负），因此会增大油的电导值和电导损耗，也就是增大了介质损耗。根据相关研究，微生物污染程度与油温（负载）有关，一般50℃～70℃范围为微生物的活跃区间。所以，有些介损超标的变压器到了冬季又恢复正常了。

1.5含水量层面

根据研究，当纯净绝缘油的含水量在40mg/L以下时，油的介损影响不大；当油的含水量超过60mg/L时，介质因数会迅速上升。变压器绝缘油的水分来源：①绝缘材料深层所残留的水分（因经历干燥处理，所以量较少）；②运输、安装过程中保护措施不到位，使绝缘材料再度受潮；③运行中硅胶更换不及时，致使潮气通过呼吸器渗入油面；④如油中存在溶解氧，则当绝缘油温度上升时（伴随负荷上升），会发生化学反应，使油热裂解为有机酸和水。综上，有多种潜在可能会使变压器油的水分超标。

2油介质损耗因数增大的防范措施

首先应分析引起介质损耗因数增大的原因,抓住主要因素,采取相应措施。

（1）对于水分含量高引起的变压器油介质损耗超标,可以采用真空滤油机加热变压器油,以脱去水分来降低变压器油介损。

（2）由于其他原因造成油介质损耗因数升高时,不能采用普通滤油纸和真空滤油的方法来处理,可采用吸附的方法。针对不同的原因采用不同吸附剂。对于极性溶质一般采用强极性吸附剂,如三氧化二铝或细孔硅胶,它们对油中极性有很强的吸附能力;对于胶体溶质可用粗孔硅胶,也可采用吸附滤板等新型净化材料。用它来代替普通的滤油纸,可以滤掉半径较大的粒子和胶体,提高变压器油的介损。另外,真空滤油机、吸附罐、压力式滤油机等循环过滤处理设备的应用,也能有效降低变压器油介损。

对油进行处理时,需要注意的问题:(1)吸附剂使用量为处理油量的1%。(2)一定要使用真空滤油机加热,一是脱除水;二是升温提高吸附效果。(3)油处理系统应使用尼龙管或聚乙烯管,不能使用橡胶管。(4)及时取样实验,若滤油合格即可结束工作,过深精滤也会影响油质。

（3）油介损超标的变压器油也可采用更换变压器油的方法。但一定要注意不能把故障油抽出后,立即换上合格变压器油(曾经有过换油后,很快出现新油油介损上升,一年后介损再次变为不合格的案例),需要对变压器芯体在真空状态下,用不少于总油量10%的合格变压器油热油喷淋,以尽量置换绝缘纸中的劣化油。具体方法是:首先放尽劣化的变压器油,热油循环喷淋时,分别用2台真空滤油机和2根淋管通过法兰进入主变压器固定在线圈上部,用合格油加温对变压器的器身自上而下进行循环喷淋。

热油喷淋时,进、出油口的温度分别为90℃和75℃,本体温度表显示温度为60℃左右,本体的真空度为-0.025MPa左右,持续12h,停止热油喷淋。本体抽真空,真空度为-0.1MPa,8h后用高纯空气破真空至常压(或-0.025MPa),时间为2h,如此为一个循环。进行二次循环后,对变压器油进行试验,如果油介损合格即可换上合格变压器油。如不合格需再换上新油并再次进行上述工作直至合格。如此可保证新换上变压器油运行正常。

对油介损超标的变压器油也可以采用在线处理的方法。由于油介损超标的处理办法主要是在较高温度下进行吸附,而运行变压器一般情况下本体的温度在60℃左右,适合油介损专用吸附剂温度条件,因而可将变压器吸附罐中的吸附剂换成专门针对油介损处理的吸附剂。一般运行3个月后,需更换吸附剂,同时进行油介损试验,判断吸附效果。进行几次更换后,即可使变压器油介损降至合格。

3基于110kV变压器的案例

某省1台110kV主变于2010年7月投产，2016年5月对变压器进行周期试验，情况为：击穿电压61.5kV，微水含量5.0mg/L，油色谱H2含量，介损8.233%。可见，主要呈现的问题是介损明显超标（正常要求≤2%）。

原因排查过程：①在变压器套管、储油柜等处未发现进水迹象，说明变压器密封良好，可排除受潮可能。②由油色谱分析可知，油的理化性能良好，说明油未老化。③先后采用真空滤油机和压力式滤油机进行处理，油的介质变化不大，说明引起介损超标的不是机械杂质。④对变压器吊罩，未发现内部脏污及异物。

由上，我们推断影响该台主变介损数值的主要是溶胶类杂质。因此，选择“真空滤油”+“再生处理”相串联的方法来应对。具体来说，就是选用白色粗孔硅胶作为再生剂，让变压器油先经硅胶渗滤，然后进入真空滤油环节。相关参数设置：油温控制在62℃～67℃，真空度设定-0.08～-0.095MPa，再生-净化时间控制为70h。

治理结果：介损由8.233%下降为1.112%，水分由5.0mg/L下降为4.1mg/L，击穿电压由61.5kV上升到64.2kV，其他如界面张力、闪点、酸值、PH值等均有所改善。变压器的绝缘由此得到全面恢复。

4结语

针对变压器油介损超标，应首先分析具体原因，然后再采取针对性措施。这样才能兼顾停电时间与处理质量，保证设备的长久安全运行。

参考文献

[1]程汪刘.110kV主变压器绝缘油介损超标的分析及处理[J].安徽电力，2012（2）：38-39.

[2]杨春.变压器油介损超标原因分析及处理[J].水电与新能源，2013（3）：48-50.

[3]张启华.变压器油介损值增大的原因分析及油的净化处理[J].变压器，2013（9）：173-174.