大型变压器运行中绝缘油老化原因及其解决对策

2015-12-23广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆526040

中国新技术新产品 2015年15期

关键词：老化变压器

冼　锋（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东　肇庆　526040）

冼锋
（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东肇庆526040）

摘要：在电力系统中，大型变压器起着十分重要的作用，当变压器绝缘油发生老化时，将会对变压器的安全稳定运行造成严重的影响，为此探明其老化的原因，采取针对性的有效对策对维护大型变压器的安全运行有着十分重要的意义。

关键词：变压器；变压器绝缘油；老化

变压器绝缘油是变压器的重要组成部分，起着绝缘和散热的作用。变压器绝缘油老化是导致变压器绝缘整体老化的主要因素之一，其对变压器的安全稳定运行构成了严重的威胁。而导致变压器绝缘油老化的因素主要包括了高温、氧气、金属催化剂与电磁场等，不仅造成绝缘油的老化变质，同时也加剧了变压器各个性能指标的恶化。因此加强对变压器绝缘油的老化原因研究，对保障变压器的安全稳定运行是非常重要的。

一、某110kV变压器绝缘油异常老化情况

某供电局辖区范围内某110kV变压器为工业区的主要电力供应设备，该变压器投运于2010年，是电炉炼钢的主要电力供应单元，受电炉炼钢的影响，变压器长期在重载状态下运行，其负载率高达85%。在2014年的状态受控检测中，发现该变压器绝缘油存在过重粒化指标的劣化现象，其多项老化性能指标与标准值不符。变压器绝缘油老化后，油中的不饱和烃增加，影响了循环对流与传热能力，同时增大了运动黏度和介质损耗，导致设备由于介电性能变差，而无法适应工作电压，为设备安全运行构成安全隐患。并且异常老化产生的树脂物质如油泥会造成油道的堵塞，粘附在变压器内部还会加速固体绝缘材料的老化，造成绝缘性能的恶化；而含水量的增大、绝缘油污染后微生物胶体的产生均将导致变压器绝缘性能的降低。

二、变压器绝缘油老化的原因

第一，绝缘油固有的氧化安定性导致其老化。不同组分的烃类，其氧化安定性也存在较大的差异，而性能随着环境的变化而变化，也因自身的氧化而发生变化。第二，氧气造成的绝缘油老化。在变压器绝缘油老化的原因中，氧气是最根本的因素，即便变压器属于全封闭类型，其内部也存在容积为0.25%左右的氧，并且氧气的溶解度较高，溶解在变压器绝缘油中的氧占有较高的比率。在氧气的存在下，变压器绝缘油不可避免的会发生氧化，加上催化剂、高温等其他因素的作用，氧化速度也就越快，这种氧化作用越发严重；而当绝缘油与空气接触的面积增大和随着时间增加，氧化程度也会逐渐加深。第三，温度造成的绝缘油老化。温度是绝缘油老化的一个主要因素，直接影响着变压器绝缘油老化的速度。有研究指出，在变压器绝缘油温度为60℃～70℃时，对绝缘油氧化的速度没有促进作用，氧化缓慢；而当油温＞70℃时，氧化速度明显加快，并且当温度每升高10℃，氧化速度也会增加1倍。第四，水分造成的绝缘油老化。水分与有机酸的结合，会增强有机酸对金属的腐蚀作用，生成的盐类物质会导致变压器绝缘油的迅速老化，而产生的金属皂化物则属于一类高效催化剂，也会导致油的迅速老化。第五，催化剂作用造成的绝缘油老化。充油类电气设备绝大多数为金属组合物，因此油中难免有金属物质的存在，如铜、铁等金属都会作为催化剂加速绝缘油的老化。第六，设备造成的绝缘油老化。变压器在设计制造中，采用的是小间隔，因此会造成变压器局部过热的现象，在这种温度下，变压器绝缘油也就会加速老化。设备的超负荷运行也可能造成变压器内部的匝间绝缘击穿、绕组短路等故障，进而加速绝缘油的老化。而在设备的维护过程中，由于充油类设备密封性不好，导致了漏气、进水等情况，也都将加快绝缘油的老化。第七，电场造成的绝缘油老化。变压器绝缘油在电场的作用下，将增大其吸附氧的能力，当绝缘油氧化后会产生大量的皂化物与沉淀物，形成恶性的循环，加剧变压器绝缘油的老化。

三、变压器绝缘油抗老化对策

（一）采用全密封的保护系统

为有效地防止绝缘油的老化，可对变压器采用封闭式的储油柜，进而实现对变压器的全密封油保护。储油柜是一种较好的防止绝缘油老化的设备，其全密封结构良好，有效地隔绝了外界的空气，由于变压器绝缘油无法与外界空气接触，吸收氧气和水分，因此绝缘油中含气量与含水量大大的减少，使变压器绝缘油的老化情况也得到减缓。

（二）添加抗氧化剂，提高氧化安定性

氧是变压器绝缘油老化的根本原因，为有效地提高变压器绝缘油的氧化安定性，可在油中添加抗氧化剂，如T501等。T501原料为甲酚、异丁烯，是现阶段使用较为广泛的一种抗氧化剂，抗氧化的作用明显。但抗氧化剂在抗氧化过程中会逐渐消耗，因此需要做好变压器绝缘油的监督与维护，对抗氧化剂含量进行定期检测，并及时补加。

（三）及时换油

变压器实施现场停役，更换新油。换油通常有两种方式，一是现场原地换油，二是变压器内部彻底清洗后进行换油。现场原地换油耗时较短，通常仅需要4～5天即可完成，能够减小因停机时间过长而影响现场生产、物流的平衡。但现场换油必须在天气良好、湿度较低条件下进行，并且变压器内部绝缘表面的油泥、残留物也可能无法彻底去除，在换油后需要进行定期跟踪检测。另一种换油方式为对变压器内部彻底清洗后进行换油，彻底清洗可将油泥、残留物彻底去除，并保证新换油不发生不良氧化反应和老化等情况，但耗时较长，需要20天左右，并且检修费较高，因此需要视情况选择换油方法。

（四）强化变压器绝缘油的监督与管理

首先，强化对变压器绝缘油从制造、出厂、运输和安装整个过程的监督，防止杂质混入油中带入变压器，防止变压器投运后短时间内发生绝缘油老化情况，减少变压器故障的发生。

其次，在绝缘油的处理过程中，避免油温过高，以低于75℃为最佳，并且处理时间应适宜，最好采用真空滤油进行脱气。在变压器运行中，绝缘油油面温升应在55℃以下，进而减缓绝缘油的老化速度。此外，应严格按照规程要求对变压器进行补油，绝缘油使用前应进行色谱分析试验、混油试验等常规性试验，同时为确保油品的质量必须禁止不同油源、牌号绝缘油的混合使用。