浅谈植物油在配电变压器中的应用

浅谈植物油在配电变压器中的应用

周文杰

广东能建电力设备厂有限公司广东广州510285

摘要：现在的配电变压器，大多采用矿物油作为绝缘油，广泛地使用在城市的街道和广阔的乡村各处，既造福于民却又带来安全和环保的隐患，随着用户、国家的要求不断提高，采用更具安全和环保性能的植物油代替矿物油，正在逐渐进入电力变压器生产公司的科研范围。本文针对国产菜籽油在配电变压器中的试用情况，分析其应用的可行性及存在的问题，并提出解决措施。

关键词：配电变压器植物油应用

1矿物油和植物油的优缺点对比

本文重点分析两种油的特性优缺点，见表1。至于价格方面，因为按我们现在作为研究的材料，菜籽油比矿物油价格高2倍多，但矿物油价格早已稳定，而与我司合作的植物油生产单位，其植物油还是处于研发阶段的少量生产，一旦批量生产，价格必然大幅下降。而且绝缘油费用在配电变压器的总价中占比较小，因此这里不进行深入讨论。

表1矿物油和植物油的特性优缺点对比表

2植物油在应用中遇到的问题及解决办法

2.1解决植物油与油漆不相容的问题

变压器油箱内腔常用的油漆是H06-2铁红环氧底漆或SF6-3桔红色环氧内腔漆，我们在用同样内腔漆金属容器储存菜籽油的过程中，发现原来浅黄色的油颜色有所加深。我们进行相容性试验：将菜籽油分别注入涂上述两种内腔漆的金属容器中，加温至90℃，保持7天，采用GB/T5654-2007试验方法，测得油的介质损耗因数从注入前的0.38%（植物油的国家标准未出，≤0.5%为较好状态）上升到17.6%和15.4%，已属不合格油。在继续的试验中，发现金属容器内腔漆改为C01-1醇酸清漆之后，菜籽油的介质损耗因数不会上升，我们据此对变压器油箱的工艺进行了改进。

2.2降低植物油中的微水含量

植物油在运输、储存、使用的过程中，都不可避免地要接触到空气，而植物油比矿物油更加容易吸收空气中的水份，导致油中微水含量上升，油耐压下降。按照矿物油的处理方式，一般是采用真空滤油机加热滤油。我们做实验测试其对菜籽油的有效性：实验对象是一罐（5吨）放置较久的菜籽油，先取油样进行试前数据检测，再用ZJA-6BY双级真空滤油机加热进行循环滤油（滤油机需专用，不能使用滤过矿物油的滤油机，因为很难洗干净），流速100L/min，加热温度60℃，分别于连续滤油24小时及48小时取油样进行含水量及介质损耗因数测量，数据如表2：

表2真空加热滤油对微水及介损效果表

从实验可以得出结论，真空加热循环滤油能有效降低油中含水量，但对于降低介质损耗因数则效果较差，因此我们需另法处理。

2.3降低植物油的介质损耗因数

由于植物油抗氧化性能较矿物油差，所以在制作时需加入抗氧化剂或在充入变压器前需在油中添加抗氧化剂母液进行充分混合。在这过程以及其他运输、过罐中，植物油都会受到杂物微粒的污染，导致介质损耗因数提高。按以往矿物油介质损耗因数较高时，我们用活性氧化铝作为吸附剂，通过循环吸附，能有效降低其介损，但对于植物油，其分子结构与矿物油不同，通过实验，活性氧化铝对降低植物油的介损收效甚微。我们与研发合作单位采用了一种针对植物油的吸附剂，并通过多次小试验，不断改进之后，制定了一套施工工艺：

2.3.1将储存菜籽油的油罐下部出油管连接到已装好植物油吸附剂的介损降低设备（YZS-6000）入油口，再将介损降低设备的出油口连接到油罐上部的入油管，形成闭路循环系统。同样，可将油罐和真空滤油机串成另一循环系统，先由这个系统对菜籽油进行脱水脱气加热处理，待油温达到50度后，进入下一步。

2.3.2取灌内油样送检后，启动介损处理设备对油进行吸附处理。流速40L/min，处理时间为72小时，处理过程中，每隔24时从油罐出油口取油样检测油介损参数，以检查处理效果。在吸附的过程中，油的温度会因天气原因逐渐下降，因设备使用的环境温度为10℃以上，所以油温若降到10℃以下时，需要用真空滤油循环系统将油重新加热到50℃左右。在植物油变压器未有国家标准的情况下，综合考虑各方面的因素，暂定吸附后的油介损可接受程度为：≤0.8%属较差，但尚可接受；≤0.5%属较好。这次处理效果如表3：

表3吸附法降低植物油介损的效果表

由上表可以看出，这个方法对降低植物油介损是可行的，但是刚开始效果更明显，随着时间延长，效果逐渐减弱，也就是说它有一个极限值。而在吸附过程中，油中含水量变化不大。

2.3.3植物油在吸附的过程中，也同样会产生其他微细杂质，因此，在吸附处理完成后要再次进行一次杂质过滤。同样用上述的真空滤油循环系统，对植物油进行热油循环滤油处理。滤油机出口油温55℃~60℃，真空度小于200pa，滤芯精度要求不大于3μm，连续24小时。滤油完成后取油样检测。

2.4解决植物油运动粘度大的问题

植物油粘度比矿物油大，会影响其在变压器中的流动，不利于器身散

热。如果单从植物油本身粘度与温度曲线关系来看，提高油的温度就可降低油的粘度，改善油的流动性，但实际上变压器不允许运行温度过高。因此，要改善油的流动性还必须从变压器器身设计入手，扩大器身油道，抵消因植物油粘度大带来的不利因素。

3植物油配电变压器的电器试验情况

3.1公司内部试验

通过上述对植物油各种不良因素的逐项消除，我们试制出植物油配电变压器，它们的电气性能如何？我们对其中一台容量为630kVA的配变进行试验，数据如表4，并按照现行的变压器国家标准（矿物油标准）作为该台配变合格与否的判断依据。

表4植物油配电变压器电气试验部分主要数据

因变压器电气试验的项目很多，这里只列出部分主要项目的测试结果，但全部试验数据对照现行的国家标准，各项指标均达到要求，可挂网运行。

3.2第三方实验室的权威检测

变压器的质量是否达到国家要求，不仅要自己对标，更主要的是通过国家授权的第三方实验室的型式试验（包括短路冲击试验）。我们研发、试制的主变和配变均已获得这种权威机构的型式试验合格证书。

4结束语

植物油配变的技术难点，在于如何正确地处理植物油特性带来的各类问题，只要有配套的装备和完善的工艺，这些问题是可以解决的。随着技术的不断提高，植物油变压器在电网中的推广也将成为一种趋势，我司的一台植物油主变已在广州电网良好运行了近一年，配变也逐渐应用到各个区域中去，相信不久的将来，在一些对安全、环保有严格要求的地方，植物油配电变压器将率先体现它应有的作用。

参考文献：

[1]黄晶，植物型变压器绝缘油的精炼及改性，重庆大学硕士论文，2006.

[2]项阳，浅谈植物绝缘油变压器，变压器，2014.