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变压器油高温介损值不稳定原因分析与对策

(作者已授权)

 

关键词:变压器 高温介质损耗因数 劣化 污染

 

摘 要:从各方面分析了造成变压器油不稳定的原因,认为不同季节取样、变压器所带负荷的不同或测量方法存在问题是导致油介损不稳定的原因。

0 引 言

  介质损耗因数的大小对判断变压器油的劣化与污染很敏感,新油中极性杂质很少,介损值很微小。但当劣化和受到污染时,所生成的极性杂质和充电胶体逐渐增加,介质损耗随之增长,油老化产物甚微,当化学方法检测不出时,高温介质损耗因数tgδ%(90℃)能明显分辨出来,我们曾对省内某220 kV变电所的一台变压器油样在不同时期内进行取样跟踪试验,结果发现高温介损值出现不稳定的现象,有时甚至差异较大,本文对造成这种现象的原因进行了分析。

1 变压器在安装时受到污染

  变压器在安装时附有尘埃、杂质,投入运行一段时间后,胶体杂质渐渐析出。胶体粒子直径较小,一般仅在10-9~10-7m,扩散慢,但有一定的活动能量,粒子可自动聚结,由小变大,为粗分散系,处于非平衡的不稳定状态。当超出胶体范围时,因重力而沉积,但胶体的稳定性大,沉积时间缓慢,且受温度、电压的影响。由于胶体自动聚结,处于非平衡的不稳定状态,使分散体系在各水平面上的浓度不等,一般认为,底部浓度及设备底部油的介损值较大,上层油的介损值较小,因此,取样部位的不同直接影响变压器油介质损耗的测定。

2 油—固体绝缘的水平衡交换

  充油设备中绝缘油和油浸绝缘材料来源有:外部浸入;内部自生。
  外部浸入。首先是变压器等电气设备的制造过程中绝缘材料虽经干燥处理,但其深层仍含有残余水份,在运输、安装过程中如保护措施不当会使绝缘材料再度受潮,运行中呼吸系统进潮气,通过油面渗入油内。
  内部自生。设备内部产生水分是指固体绝缘材料和变压器在运行过程中,由于氧化热裂解而生成水份,绝缘油在运行温度下并有溶解氧存在时,其氧化作用加快,产生有机酸生成水分。
  水在纤维—空气与纤维—油中于一定温度下达到分布平衡,油和纸中所含的水份可相互转换,当温度较高时,油中含水率增高,而纸中含水率降低,纸中水分向油中扩散;当温度降低时,纸中含水率增高,而油中含水率降低,绝缘纸将从油中吸收水份,运行变压器油中含水量与油温、季节(气温)的变化由此产生。油中含水量存在夏季高,冬季低的现象。但油和纸之间水份的平衡过程不能在短期内完成,对大型变压器在运行温度较为稳定的情况下,这种平衡要几个月才能达到,因此,绝缘油高温介损会因在不同季节测定时变化。

3 微生物的污染

  由于油中含有水、空气、碳化有机物、各种矿物质,形成了微生物生长的基本条件,微生物在这种特殊的环境条件下生存并繁殖。油的高温介损测试对油中微生物极为敏感,主变在不同时期内所带负荷不同,运行油温及微生物在不同的温度下繁殖速度也不同,所以,油的高温介损值不稳定。此外,变压器油处在全密封、缺氧和无光的器身中,油中的微生物厌氧和厌光。对放置较长时间后进行介损测试,特别是在无色透明玻璃瓶中放置的,其介损值会变小。

4 不同试验设备的测量差异

  用不同型号、制造厂家的油介损测试设备进行同一油样试验时,存在随机和操作误差。当高压标准电容器的损耗值较大、电桥的准确度达不到要求或温控装置加热过快、过慢时,是影响油介损测量的直接原因。当用同一台设备进行重复试验时,两次测量差值不应超过0.01%,由于充电导体对绝缘油的介质损耗影响十分强烈,因此,对绝缘油的取样容器应注意防止污染,试验前必须彻底清洗测量电极(油杯),保证空杯的介损值<5×10-5,并在湿度小的清洁的试验室内进行,将绝缘油试样注入测量电极,加热到终点温度后立即测量。在试验中发现即使不加压其损耗因数也可能会随时间而变化,一般认为,温度平衡时的初始试验值代表油样的真实数据,最好在达到温度平衡后立即测量。

5 结 语

  综上所述,我们对同一台变压器油样进行取样跟踪试验过程中,发现了介损值不稳定的现象,对于品质良好和运行中未受到污染的绝缘油,不会出现此现象,如试验数据差异较大,又出现整体绝缘下降的情况,应对绝缘油进行吸附滤油处理。

    在保证空杯介损合格的前提下,冷却后的油杯注入室温状态下变压器油样,比冷油注热杯、热油注热杯或热油注冷杯更为准确、且分散性小;试样注入油杯的加热时间长短对试验结果影响较大。

 

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