特高压交流变压器油流带电问题分析及抑制措施

苏蕾　黄克选　姚舜

摘要：油流带电现象是特高压变压器工作过程中的常见问题，未能及时处理油流带电现象，意味着变压器的绝缘性能、稳定性明显下滑，甚至影响特高压变压器的寿命。本文首先分析了导致变压器油流带电的原因，随后探讨抑制油流带电的措施。

关键词：变压器;油流带电;抑制

引言：特高压变压器工作在复杂、严苛的环境下，油流带电现象对于变压器本身乃至特高压输电工程都会产生不利影响，因此要高度重视油流带电现象的危害，总结抑制油流带电的经验。

一、油流带电问题原因

1.油流流速。油流流速与油流带电现象关系非常密切，在变压器油流速度偏大的情况下，为油流带电现象提供诱导因素。通过对变压器油流原理的分析不难看出，在变压器油流的背景下，电荷分离难度进一步降低，由此导致变压器内部能量提升状态。另一方面，变压器油流现象还会导致层流与紊流现象;两种情况下的带电量与油流流速的关系并不一致，区别在于是否呈现出线性关系，尤其是在紊流带电的情况下，与油流流速之间并不能构成线性关系。特高压交流变压器的绝缘体系原理繁琐，变压器内部的油流漩涡现象则与温差因素有直接关系。油流带电的情况也是不一致的，如果环境温度较高，意味着泄露電流的上升状态会加剧。

2.温度影响。油流带电受温度影响显著，温度对油流的影响表现在力学、电学等多个方面，若要判断温度对油流的影响程度，需要从具体的影响方面着手，结合参数结果总结温度的影响强度。通过对油流带电温度特征的分析不难看出，在温度逐步上升的情况下，泄露电流表现出峰值现象;换言之就是在温度超过一定水平（约为55℃）之后，泄露电流由上升状态转化为下降状态。导致峰值现象的原因在于电荷产生过程与中和过程的竞争效应。另外要考虑到特高压变压器油的电导参数，电导性能对于电离子以及电荷泄露的情况都有明显影响。通过对电导率与温度关系的分析，明确两个参数之间存在线性关系，前提条件是30℃≤T≤50℃;当油流流速为0.3m/s，变压器电导性能为最佳。

3.含水量影响。变压器中的电荷密度与含水量关系密切，如果变压器油干燥度较高、含水量较少，意味着变压器的电荷密度处于上升状态，因此变压器油含水量与电荷密度呈反相关关系。油流带电通常说明变压器的带电量会比较高，说明变压器油水分含量偏低。在特高压变压器投入运行前，需要规定油的含水量，最高含水量为10μL/L;在变压器进入到运行状态后，适当提升油的含水量标准，但是不能超过15μL/L。如果变压器含水量过低，则会增大变压器的电荷量，进而诱发变压器油流带电。

4.电场强度。电场强度是影响油流带电的重要指标，如果电场强度处于逐步上升的状态，意味着油流带电程度同步上升。在变压器油被正电荷扩散渗透、并进入到交流电场后，流动电流也会处于增大状态。如果电场强度达到较高的水平，在交流电场的作用下，静电荷处于上升状态并形成电荷分离的诱导因素。由于特高压变压器内部结构电场环境比较复杂，对于电荷分离也有促进作用。如果油道间隙内的电场强度达到1.5Kv/mm，变压器油流带电量会快速增加;实际提升效果与特高压变压器油道结构关系密切。

5.固体绝缘材料。特高压变压器油箱的绝缘结构材料可能不同，材料类型与油流带电程度关系密切。常见的特高压变压器绝缘材料包括牛皮纸、木条等等。绝缘材料自身性质以及与特高压变压器油的接触面积，是影响静电电荷以及电流密度的重要因素。

二、抑制油流带电的措施

1.优化绝缘结构。特高压变压器结构的重要指标有流速和流量，在不影响变压器冷却质量的背景下，优先采用低流速结构，同时增大油流流量，变压器油流流速上限为0.24m/s。变压器油流方向变化、流速不稳定现象与绝缘部件关系密切，因此要注意变压器绝缘件的物理性质。应用在变压器中的绝缘件要光滑，而且不能存在空隙，对于绝缘材料表面的毛刺则要及时清除，对变压器油流带电现象起到抑制作用。另外要注意变压器油循环的布局，适当增大油道进出口，同时对变压器绝缘件进行定期维护，保证绝缘件表面平整光洁，为变压器油流提供稳定环境。

2.冷却方式改进。常见的变压器冷却思路是强迫油循环风冷，如果采用这种方式，则要在变压器的油路中设置油泵，发挥油泵的提速散热作用并实现冷却效果。在强迫油循环风冷基础上融合导向思想，提升变压器冷却过程中油路的方向有序性，避免冷却过程中发生油路混乱的现象。

3.注重油质监测。特高压变压器相比于一般变压器，安全裕度偏低，需要加强油质的实时监测力度。可以引入油色谱进行油质监测，实现油质在线监测效果;定期开展变压器油质离线监测工作，与此同时做好变压器油质的全流程维护工作。在检修特高压变压器的过程中做好静电电压测量工作，确保特高压变压器的全部指标处于正常状态。关于油质监测，也可以采用超声定位处理方式，及时发现可能存在的静电放电现象。

4.流速与温度控制。使用自动投切冷却器可以控制变压器油流速度，在运行温度符合要求时，允许油泵投运，确保流速控制效果。自动投切冷却器有效避免多个变压器油泵一次性启动的问题，确保绕组内部的油流流速处于合理稳定状态。

结束语：抑制油流带电现象，要从油质监测、流速控制等多个角度入手;同时结合特高压变压器的实际情况，逐步积累抑制油流带电的有效经验和手段，为特高压变压器创设优质的工作条件。

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