一、变压器油介质损耗增大的原因分析和处理方法
介质损耗是指变压器油在交变电场作用下,引起的极化损失和电导损失的总和。介质损耗因数能反映变压器绝缘特性的好坏,反映变压器油在电场、氧化和高温等作用下的老化程度,反映油中极性杂质和带电胶体等污染的程度。在变压器长期使用过程中,通过介质损耗因数试验,可反映变压器油的运行状况。
1.1 变压器油介质损耗增大原因分析
变压器油的介质损耗,通常在规定的条件下测量,以介质损失角正切tanδ表示。测量绝缘油的介质损失角正切,能灵敏地反映绝缘油在电场、氧化、日照、高温等因素作用下的老化程度,也能灵敏地发现绝缘油中 含有水分、或混人其他杂质时,所生成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多等现象。因此,绝缘油的tanδ试验是一项重要的电气特性试验。引起介质损耗超标原因有以下几点:
1、杂质的影响
变压器在安装过程中油品或固体绝缘材料中存在着尘埃等杂质,运行一段时间后,胶体杂质渐渐析出。胶体粒子直径很小(一般为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,因重力作用而沉积。油中存在溶胶后,沉淀物超过0.02%时,便可能引起电导超过介质正常电导的几倍或几十倍,从而导致介质损耗值增大。
胶体粒子形成的原因比较复杂,在变压器运行过程中,油漆、橡胶和其他有机材料浸泡在变压器油中,受到电场、高温及变压器油的作用,其溶解物形成充电的固体微粒,混合于油中,致使油的电导增大,介质损耗升高。
金属微粒主要是在制造、安装及运行过程中产生的。金属材料在加工制造过程中的工艺过程控制不严格,金属微粒没有被清理干净,安装过程中没有再次清理,使其残留在油中;在变压器运行过程中由于检修维护不当,密封不良,使各类杂质混人油中;潜油泵叶轮与泵壳发生磨损,产生的金属微粒混合于油中,致使油的电导增大,介质损耗升高。
2、微生物细菌污染的影响
微生物细菌感染主要是在安装和大修中细菌类生物浸人所造成的。由于污染所致,在油中含有水、空气、炭化物、有机物、各种矿物质及微量元素,因而构成了菌类生物生长、代谢和繁殖的基础条件。由于微生物都含有丰富的蛋白质,其本身就有胶体性质,因此微生物对油的污染实际是一种微生物胶体的污染,而微生物胶体都带有电荷,使油的电导增大,所以电导损耗也增大。变压器在不同时期内所带负载不同、运行油温不同,微生物在不同温度下繁殖速度也不同,油温在50~70℃范围内运行时,繁殖速度最快,所以介质损耗相对增加较快。故温度对油中微生物的生长及油的性能影响很大,一般冬季的介质损耗损耗因数比较稳定。判断变压器油介质损耗增大是否是由于这种原因而引起,可以通过油中的生物化验来确定。变压器油处在全密封、缺氧和无光的器身中,油中存在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,其介质损耗值会变小。
3、金属离子的影响
变压器本体铜金属构件的磨损或腐蚀(如油泵轴或叶轮磨损、裸露的铜引线腐蚀)、绕组铜导线严重过热或烧损等都会使铜离子溶人到油中,使变压器油中铜离子浓度增高,导致介质损耗的升高。
4、油质老化程度的影响
运行中的变压器油会受到氧气、温度、电场、水分及杂质等作用,使油质发生氧化并不断变质,导致介损升高。油氧化的过程就是有机酸形成的过程,随着氧化程度加剧,会增加油中有机酸含量,提高油的电导,减小界面张力,降低油的绝缘性能。
5、油的含水量的影响
变压器油在生产过程中水分含量是极少的,但在装卸、运输、储存、注油过程中与潮湿的空气接触后,会有水分侵入。由于液体具有容纳性,所以在高温环境下,油品中容易扩散水分。如果油的温度较高还会引起水分雾化,雾化水溶于油中就会影响击穿电压和介质损耗,温度越高对油介损的影响越大。对于纯净的油来说,当油中含水量较低(如30~40μg/L)时,对油的tanδ值的影响不大,只是当油中含水量较高时才有十分显著的影响。当油中含水量大于60μg/L时,其介质损耗因数急剧增加。
6、变压器结构的影响
从变压器制造结构上分析,目前有的变压器制造厂家从变压器减少渗漏油角度考虑取消了净油器(热虹吸器),这对变压器油介质损耗因数的增大有一定的影响。如果变压器上装有净油器则有利于绝缘油质量的稳定,可以在变压器运行过程中“吸出”绝缘内部水分,改善绝缘的电气性能,从而减缓了绝缘中水分的增加。
7、变压器生产工艺上的原因
目前有些互感器介损超标或增大,有一个很重要的原因,是因为有些制造厂家为了缩短绝缘件的干燥时间和刻意减小互感器出厂时的介质损耗值,在工艺上通过提高干燥温度(般情况下干燥温度为110℃,但有些厂家干燥温度提高到150℃左右)的方法,这样虽然去掉了绝缘件中的凝聚水和吸附水,但同时也损伤了绝缘件的化学成分,运行一段时间后就会出现油介质损耗增大,而且这种原因引起的油介损增大,很难处理。
1.2 变压器油介质损耗增大处理方法
1、硅胶(白土)过滤吸附
处理采用硅胶或白土作为吸附剂,用加热器对变压器油进行加温,将加热到60℃左右的油流经装有吸附剂的容器,通过滤油机过滤。反复循环并定时更换吸附剂,使具有滤过性能的胶体和老化物附着在颗粒吸附剂的表面,变压器油可得以净化。
2、吸附滤板净化处理
吸附滤板的成分是由三氧化二铝、硅粉、活性白土(主要成分Si02)、胶粉及滤纸等组成,集吸附和过滤于一体,是一种具有多重分离作用的新型组合净化材料。当被净化油垂直通过滤板表面时,首先将油中的机械杂质分离出来,而后油在压力作用下与吸附剂充分接触,油中的老化物、胶体、微生物、水分等各种异物被吸附,油经过滤纸层时污染物及吸附剂被分离,从而达到净化油的目的。经过吸附滤板的处理,油中颗粒状极性物质含量迅速降低,油品清洁度提高,体积电阻率上升,油介质损耗逐渐下降
3、硫酸-白土法净化处理
吸附剂法适合于处理劣化程度较轻的油,而硫酸-白土法适合于处理劣化程度较重的油。硫酸处理能除去油中多种老化产物,白土处理能消除酸处理后残留在油中的不良物。
二、变压器油中氢气含量异常的分析与处理
2.1 变压器油中氢气含量异常的原因分析
变压器无论是热故障还是电故障,最终都将导致绝缘介质裂解产生各种特征气体。由于碳氢键之间的链能低,在绝缘油的分解过程中,一般是先生成氢气。因此,氢气是各种故障特征气体的主要成分之一变压器内部进水受潮是一种内部潜伏性故障,其特征气体氢气含量很高。客观上如果色谱分析发现复气含量超标,而其他成分并没有增加时,可大致先判断为设备含有水分。为进一步判断,可加做微水分析。导致水分分解出复气有两种可能性:一是水分和铁产生化学元素反应;二是在高电场作用下水分子分解。
2.2 变压器油中氢气含量异常的处理方法
对进水受潮后的变压器的处理方法是干燥,干燥的方法有多种,目前现场大型电力变压器多采用热油真空雾化干燥法。干燥时首先将干燥用油加热到105℃±5℃后,再用油泵将油送进油箱,通过特制的喷嘴,使热油变成雾状,喷向变压器器身,使温度高升,水气蒸发。从绝缘物中蒸发出来的一部分水分被真空泵抽出,一部分由雾状油沿器身往下被带到箱底后,随油循环带到滤油机排出。将热油喷成雾状的好处是,既可减少具有压力的热油冲击器身,又能扩大热油与器身的接触面积,有利于干燥。干燥结束后,要把干燥用油全部从油箱里排出油箱外。后再重新检查后进行真空注油。