火电厂220 k V变压器油再生处理

甘 玮，张淑利，程 岚，常立民

（1.湖北能源集团鄂州发电有限公司，湖北 鄂州 436032；2.西安热工研究院，陕西 西安 710003）

0 引言

运行中的变压器油容易受到温度、电能、水分等外界环境的影响，油质会逐渐发生劣化［1-2］。当劣化到一定程度后，可能引发机组安全方面的事故。

湖北某火电厂220 kV主变压器于1999年底投入运行，主变压器自投运以来变压器油各项指标在2020年前均处于合格范围。2020年后变压器油界面张力有所下降，2021年1月界面张力下降至15.2 mN/m，不满足国家标准。腐蚀性硫指标检测铜扁线表面显示为黑色，表明具有腐蚀性，给设备运行带来较大的安全隐患。

目前，解决变压器油界面张力超标的方案主要有两种，一种是更换新油，一种是再生处理。再生处理的原理是采用吸附剂将运行油劣化后产生的老化产物吸附过滤去除，从而达到净化油的目的。由于再生处理方式具有成本低，操作方便，环保无污染等优势，一般情况下企业主要考虑采用再生处理方案。

再生处理技术路线上，目前国内采用的吸附剂主要为白土、活性氧化铝、强极性硅铝吸附剂［3］。从目前实际在变压器油再生应用上，主要用于变压器油的介质损耗因数指标超标的处理。阳城电厂500 kV变压器油通过采用0.5%～1%强极性硅铝吸附剂再生处理后，介质损耗可达到新油水平，界面张力也有一定提高［4］。某核电站采用XDK吸附剂处理后，介损明显降低［5］。大亚湾核电站500 kV变压器油、珠海电力建设工程公司新堂变电站110 kV主变压器油、清远电力局佳变电站220 kV主变压器通过采用吸附剂再生后，介质损耗均可恢复到新油水平，同时界面张力也有所提高［6］。从这些应用实例来看，采用再生处理方式可以恢复界面张力。

在不同类型的吸附剂对变压器油界面张力的处理上，王娟［7］等人在实验室采用2%（吸附剂与试验用油的质量比）白土、活性氧化铝、硅铝强极性吸附剂对界面张力为25 mN/m的油样进行了处理，结果得知硅铝强极性吸附剂效果最好，界面张力可达到42.5 mN/m，活性氧化铝次之，再次是白土。

在运行中变压器油腐蚀性硫超标的解决问题上，添加钝化剂是最实用的方法［8-15］，金属钝化剂能在铜线表面形成钝化膜，保护其免受腐蚀性硫的腐蚀［16-24］。

1 解决方案

对变压器油界面张力及腐蚀性硫超标的处理采用BY-2KTJSNY100型再生净化滤油机，再生滤芯介质采用强极性硅铝吸附剂，同时添加T501抗氧化剂及T551钝化剂。

2 小型试验

2.1 变压器油再生试验

分别采用2%、4%（吸附剂与试验用油的质量比）的强极性硅铝吸附剂加入变压器油中，在50～60℃水浴下搅拌1.0 h，使吸附剂与油充分接触以达到最佳吸附效果。吸附完成后将油与吸附剂的混合物过滤分离。对再生处理前后的相关指标进行检测，其中酸值采用《GB/T 264-1983石油产品酸值测定法》［25］，界面张力采用《GB/T 6541-1986石油产品油对水界面张力测定法（圆环法）》［26］，体积电阻率采用《DL/T 421-2009电力用油体积电阻率测量法》，介质损耗因数采用《GB/T 5654-2007液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量》，油泥析出采用《DL/T 429.7-2017电力用油油泥析出测定方法》。结果如表1所示，再生处理前后油质色度对比以及油泥析出对比分别见图1-2。

图1 变压器油原油、2%吸附剂再生处理后、4%吸附剂再生处理后油质色度对比Fig.1 Color compararison with untreated transformer oil,transformer oil treated by 2%adsorbent,transformer oil treated by 4%adsorbent

表1 220 kV变压器油再生试验结果Table 1 220 kV Transformer oil regeration experimental result

从以上结果显示：再生处理后，界面张力指标明显改善，满足运行油质量标准要求，且酸值、体积电阻率、介质损耗因数等指标均得改善。且随着吸附剂量的增大，效果越佳，颜色越浅，同时可去除油中的油泥。

图2 变压器油原油、2%吸附剂再生处理后、4%吸附剂再生处理后油泥析出对比Fig.2 Sludge precipitates compararison with untreated transformer oil,transformer oil treated by 2%adsorbent,transformer oil treated by 4%adsorbent

2.2 变压器油钝化剂添加试验

用原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油分别添加两种不同浓度的T551钝化剂，按照《DL/T 285-2012矿物绝缘油腐蚀性硫检测法裹绝缘纸铜扁线法》方法进行检测腐蚀性硫，检测结果见表2，腐蚀性硫对比见图3。

图3 变压器油原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油均补加钝化剂后腐蚀性硫对比Fig.3 Corrosive sulfur compararison with transformer oil added with metal deactivator,2%adsorbental transformer oil added with metal deactivator,4%adsorbental transformer oil added with metal deactivator

表2 腐蚀性硫试验结果Table 2 Corrosive sulfur experimental result

从以上结果可知，对原油、2%吸附再生油、4%吸附再生油分别0.02%钝化剂后，腐蚀性硫均能达到非腐蚀性。

检测4%吸附再生油添加0.02%钝化剂后的变压器油酸值、界面张力、体积电阻率、介质损耗因数及油泥析出指标结果见表3，从结果得知4%吸附剂处理并添加0.02%钝化剂后对这些指标均无不良影响。

表3 4%吸附剂再生油补加钝化剂后其它项目试验结果Table 3 Other index experimental result of added passivator to transformer oil treated by 4%adsorbent

3 现场再生处理

根据小型试验结果，决定采用3%强极性硅铝吸附剂再生，同时添加0.02%的T551钝化剂和0.3%的抗氧化剂T501的处理方案，现场再生工作步骤如下。

1）系统连接

再生滤油机和真空设备以及相关材料准备和就位，连接管道，检查滤油机各处连接，接通电源。

2）运行过滤

投入再生滤油机和真空设备运行，控制油温不超过50℃，运行压力0.5～0.7 MPa，真空度维持在-100 Pa左右。在过滤期间定期更换再生滤芯，确保再生效果。

3）添加抗氧化剂

继续保持再生滤油机和真空设备运行，向系统中加入抗氧化剂T501。

4）添加钝化剂

停运再生滤油机，至此滤芯全部更换完毕。继续保持真空设备运行，向系统中添加钝化剂T551，保持真空设备继续运行。

5）设备停运

设备停运，变压器油处理工作全部完成。

6）再生处理后油质化验

再生处理完成后，现场取样全分析，处理前后检测结果见表4。

表4 变压器油现场再生处理前、后检测结果Table 4 The result of transformer oil untreated and using regeration equipment on the spot

从检测数据可以看出，现场再生处理结果与小型试验结果相近，处理后界面张力由15.2 mN/m提升至36.2 mN/m，腐蚀性硫由腐蚀性转为非腐蚀性，其余指标也均得到明显改善。

4 结语

湖北某火电厂220 kV变压器油运行年限久远，油质劣化比较严重，界面张力和腐蚀性硫超标。经采用强极性硅铝吸附滤芯再生处理，不仅能将油的界面张力恢复到新油标准，而且可以还能改善酸值、介损、体积电阻率、击穿电压等指标以及去除油中的油泥，使油的颜色变浅。同时通过添加适量的抗氧化剂T501和钝化剂T551，提高了变压器油的抗氧化能力并将腐蚀性硫由腐蚀性转为非腐蚀性，有效解决了油质劣化问题，消除了可能给变压器运行带来的安全隐患。