探究影响变压器油电气性能的因素

刁磊　高鹏飞　魏建云

摘要：在变压器的运行过程中会受到多种因素的影响，本文从含水量、均匀程度、含气量、杂质、流动流速等多个方面对影响变压器油电气性能的因素进行分析，并对相关注意事项进行研究，希望能够有效提高变压器的使用性能。

关键词：变压器；油电气；含水量；均匀程度

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0201-01

随着电能使用量的逐渐增加，各行各业对于变压器性能的要求也逐渐增高。目前在变压器的使用过程中经常会出现各种问题，影响了正常的生产生活，也对生产安全造成一定的影响。因此，需要加强对变压器的研究，分析影响变压器油电气性能的各种因素，从而制定更加科学合理的措施来不断提高变压器的性能，保障正常的生产生活，促进经济社会更好发展。

1.油的含水量

一般情况下在变压器里面的水会以沉积、溶解的形式存在，另外还会以两种形态结合的形式存在。变压器中油的含水量高低会对工频击穿电压产生影响，含水量越高，相应的工频击穿电压就会越低。

另外，变压器中油的含水量会对油的介损指标（tg）和固体绝缘电性能产生比较大的影响。当油中含水量升高的时候会导致介损指标tg 6值的升高。而且油中水分增加会导致油浸纸的击穿电压值急速下降。因此，变压器在出厂时需要将含水量降到0.5%以下才能出厂。

在变压器运行过程中时，变压器中的油温会发生变化，当油温升高的时候会导致纸中的含水向油中扩散，最终造成油中含水量的升高，相应的纸中的含水量就会降低。相反，如果变压器的运行温度低于正常运行的标准，油中水的扩散方向是相反，油中的含水将向纸中扩散。

因此，当变压器中的油温比较高，但是运行环境温度比较低或者在油含水量过高的状态下退出运行的时候，油中所含的水分会有一部分向绝缘纸中扩散。同时当变压器停止运行的时候会造成其中油温的降低，最终导致油中含水量高于正常的含水饱和溶解量，变压器油中多余的水分会随着温度的降低逐渐从油中析出，然后沉积在变压器油箱或者冷却器的底部。所以在平时的工作中要加强对这种情况的关注，严格控制变压器中油的含水量，避免油中含水量过高导致变压器故障。

另一方面合理降低油的含水量能够有效减缓油老化，提高变压器运行的安全可靠性。一般情况下可以对变压器中的油进行真空加热，将油的温度升高到70℃左右，然后对其进行抽高真空，从而有效减低油的含水量。

2.电场的均匀程度

电场的均匀程度不同，相应的杂质对击穿电压的影响也是不一样的。当电场比较均匀的时候，杂质对于击穿电压的影响比较大，杂质越多，机床电压的分散性也就会越大。而在不均匀的变压器电场中，当场强在最高处发生局部性的放电的时候，变压器中的油箱会受到干扰，油箱中的油处于波动状态，不是很稳定，这种情况下就会导致油中的杂质难以形成小桥，而且当油箱中的油受到冲击电压瞬时作用的时候，时间特别短，这种情况下，油中得到杂质没有足够的时候形成小桥，也不会发生击穿，因此在不均匀的电场中，耐压及冲击电压受油中的影响比较小。当变压器油箱中有金属异物、杂质、气泡等物质的时候会对变压器电场的均匀程度产生影响。一般可以通过增加铁芯屏蔽，加大电极曲率半径的方式来改善变压器的电场均匀程度，一方面能够缩小绝缘距离，另一方面能够有效提高产品质量。

3.油的流动速度

变压器在工作过程中，油箱里面的油是处于流动状态，流动过程中会与油箱内的绝缘材料发生磨擦，从而产生静电。变压器内油的流速越高，相应的变压器的电压就越高。在变压器中由于油的流动而出现带电的现象一般都称为油流带电。

这种现象会导致变压器内的电场出现异常变化，油流带电产生的电压会与变压器的试验电压相互叠加影响。如果叠加后的变压器电场强度超过绝缘材料正常产生的放电场强的时候就会对变压器的正常安全运行产生影响。变压器的电压级别越高，相应受到的油流带电的影响也就越大。因此，在运行过程中要严格控制变压器中的油流速度。一般可以通过加大油流通道的截面面积，降低变压器内的油流速度以及在油流通道的绝缘件位置进行倒圆角处理的方式来对变压器流速进行控制。这些方法只能在一定程度上对变压器的油流速度产生影响。对容量电压等级都比较高的变压器则需要采取更多更复杂的方法来实现对油流速度的控制。一方面可以利用大流量的强迫油循环冷却器油泵来降低变压器中油流带电的电压，有效避免由于油流带电所造成的绝缘局部放电现象。另外可以在变压器的油箱中添加一定比例经过处理的苯丙三唑对变压器的油质进行改善处理，能够在不影响油的正常使用的前提下有效降低变压器中油的带电量。

4.油中杂质及油的含气量

4.1油中杂质对变压器电气性能的影响

正常情况下，纯净油的击穿场强是比较高的，但是当油中掺入各种杂质或者水分的时候就会导致油的击穿电压的下降。

由于变压器特定的工作方式，在变压器中有许多绝缘材料，但是在变压器的油箱中油中含有大量的纤维杂质，当这些纤维杂质吸收了一定的水分之后就会更加容易造成导电。当油中的介电系数比较大的时候，就会沿着电场的方向形成杂质小桥，变压器中的电流就会沿着这些小桥形成泄漏，产生大量的热量，导致温度升高，从而引起易油中水分的气化。气化的水分会在油中产生气泡，随着气化的加重，气泡也会逐渐变大。这些气泡和小桥的存在为电压击穿提供了通道。

现在在实际工作中主要是利用滤油机来处理变压器油箱中油中的杂质。一般来讲，对于电压值为500kV的变压器需要综合利用粗过滤器和精过滤器2种结合才能达到比较理想的处理效果，同时要保证油箱中油的耐压水平高于60kV/2.5mm。

4.2油的含气量

变压器中油的含气量与变压器的绝缘性能有直接的关系，含气量直接影响超高压变压器的绝缘性能。正常情况下油中能够溶解空气的量为10%～11%。当油中含气量在11%的时候就达到了油含气的饱和状态。一旦含气量超过正常的饱和溶解量就会导致油中的气体受到大气压以及油压的作用从油中释放出来，从而在气体与液体的交界面形成悬浮的气泡。而且气体和液体两种介质之间的介电系数是不一样的，变压器的电场在两种介质之间会发生畸变，从而导致气泡放电。当变压器级别达到60kV级以上的时候就需要严格把控油中的含气量，一般在投入运行前可以通过真空注油以及静放处理来消除变压器油箱内以及油中气泡，避免在正常工作中出现气泡放电。正常情况下要保证在运行过程中变压器油中的含气量低于4%，电压越高对应的油中含气量的要求也就越严格，对于电压为500kV的变压器油而言，要严格控制其油箱中油的含气量在0.5%以内。

5.结论

变压器的性能受到多种因素的影响，通过本文的谈论对基本的含水量、含气量以及油流速度对变压器性能的影响有了深刻的了解。未来在变压器的使用过程中会出现更多的情况，需要相关工作人员加强对变压器使用的研究，制定更加合理的针对性措施。