变压器油高温介损值不稳定原因分析与对策

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1、全国电网变压器油技术研讨会论文集变压器油高温介损值不稳定原因分析与对策0 引言曹云鹏，刘仕良( 云南省鲁布革发电总厂，云南罗平6 5 5 8 0 3 )介质损耗因数的大小对判断变压器油的劣化与污染很敏感，新油中极性杂质很少，介损值很微小。但当劣化和受到污染时，所生成的极性杂质和带电胶体逐 渐增加，介质损耗随之增长，油老化产物甚微，当化学方法检测不出时，高温介质损耗因数t g6 ( 9 0 ) 能 明显分辨出来，对鲁厂1 号、2 号主变压器油样在不同时期内进行取样跟踪试验，结果发现高温介损值出现不稳定的现象，有时甚至差异较大，本文对造成这种现象的原因进行了分析。1产生异常现象的原因1 1 油中侵

2、入溶胶杂质变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质，注油后使油受到一定的污染；在进行热油循环干燥过程中，循环回路、储油罐内不洁净或储油罐内有 被污染的残油，都能使循环油受到污染，导致油中再次侵人溶胶杂质。溶胶具有以下特性：( 1 ) 粒子能通过滤纸，扩散极慢；普通显微镜下看不见。( 2 ) 粒子与介质之间有分界面，各成一相，并持有足够大的界面自由能。由于界面自由能有一个自发的减少过程，所以势必引起粒子自动聚结，粒子自动合并，由小变大，当粒子直径大1 0 7m 时，体系即转变为 粗分散系( 通常把一种物质细分成或大或小的粒子，分散在另一种物质中所形成的体系) 。所以溶胶在热 力学上是处于

3、非平衡的不稳定状态。( 3 ) 溶胶具有一定的动力稳定性，即胶粒处于不 断的运动状态，不能从分散质中分离出来。分散度越大，粒子越小，动力稳定性越大；分散相和分散介质密 度差越小，动力稳定性也越大。实际上胶粒有一个沉降平衡过程，即粒子因重力而沉降，使容器底层浓度加注：本文引自贵州电力技术) 2 0 0 2 年第7 期大，而粒子的扩散是使全部浓度趋于一致，当这两个过程所起的作用相等时，分散体系在各水平面上的浓度，保持某一固定数值。( 4 ) 由于溶胶热力学上的不稳定性，胶粒迟早要经过聚结交大，使分散度降低，胶粒动力稳定性减弱。 当粒子大小超出胶体范围时，粒子的布朗运动就克服不了重力作用，而从介质中

4、沉出，这种现象叫做聚沉。从理论上说，经聚结而聚沉是溶胶体系的必然发展趋势。溶胶动稳定性大，发展聚沉的时间就长，动稳定性小时，在几分钟之内即可聚沉。许多因素如光、温度、电场等作用能加速聚沉。( 5 ) 由于溶胶具有很大的界面和界面自由能，所以有吸附某些物质而降低界面能的趋势。溶胶粒子常常选择吸附作为稳定剂的电解质的某种离子，而其表面带有电子。带电的溶胶粒子在外电场作用下有作定 向移动的现象，被称为电泳现象。油中存在溶胶粒子后，由电涌现象引起的电导系数，可能超过介质正常电 导系数的几倍或几十倍。由于溶胶粒子的直径在l O 一1 0 “m 之间，能通过滤纸，所以油的t g6 值升高 后，经过真空和压

5、力式滤油机处理都降不下来。胶粒能自动聚结，热力学上处于非平衡的不稳定状态，以及光、温度等因素能加速胶粒聚沉的特性，可用来解释油的t g6 分散性以及油见光、加温、加电压和放置一定时间之后，t g 艿值减小的现象。 胶粒的沉降平衡，使分散体系在各水平面上浓度不相等，越往容器底层浓度越大的特性，可用来解释油上层t g6 小，下层t g6 大的现象。但是，在热油循环干 燥后，当没有达到沉降平衡时，也可能_ 出现上层油村大而下层油t g6 小的现象。1 2 热油循环使油的带电倾向增加导致t g6 值升高，大型变压器安装结束之后，要进 行热油循环干燥。一般情况下，制造厂供应的新油，其带电频向很小，但当注

6、人变压器以后，有些仍具有新油 的低带电倾向，有些带电倾向则增大了。经过热油循环之后，加热将使所有油的带电倾向均有不同程度的 增加。油的带电倾向与变压器内所用的绝缘材料、油变压器油高温介损值不稳定原因分析与对策1 5 7品及油的流速、温度等因素有关，所以在处理油的过程 中，要特别考虑影响带电倾向增加的因素。油的带电倾向与其介质损耗因数有密切关系。虽然呈现很大的分散性，但基本规律是培6 随着油带电倾向的增加而 上升。因此，热油循环后油带倾向增加，也是导致油t g6 升高的原因之一。1 3 变压器的安装时受到污染变压器在安装时附有尘埃和杂质，投入运行一段时间后，胶体杂质渐渐析出，胶体粒子直径较小，一

7、般 在1 1 0 0r l l T l 之间，由于胶体粒子具有吸附作用和电 离作用而使胶体粒子带电，带有同种电荷的胶体粒子总要产生斥力，在布朗运动过程中产生的碰撞难以聚集成较大的颗粒而析出沉淀，所以胶体具有很大的稳 定性，形成的分散系为胶体分散系，破坏胶体使胶体粒子聚集成较大颗粒而沉淀的常用方法有两种：加入少量电解质和加热，变压器油中胶体正是由于受到加热 的原因而聚集，但胶体的稳定性大，所以沉积时间缓慢，使分散体系在各水平面上的浓度不等，造成变压器 油箱底部胶体浓度及设备底部油的介损值较大，上层油的介损值较小；因此，取样部位的不同，直接影响变压器油介质损耗的测定结果。 1 4 油与固体绝缘材料

8、中的水平衡交换水分极性较强，受电场作用很容易发生极化而增大油的电导电流，促使油介损明显增大。油中水分含量与t g 艿的关系曲线如附图所示。765t 9 84( 1 2 k V ) 3000 0 500 100 1 5水分附图油中水分含量与t g6 的关系充油设备中绝缘油和油浸绝缘材料水分来源有：外部浸入；内部自生。外部浸入：变压器等电气设备的制造过程中绝缘 材料虽经干燥处理，但其深层仍含有残余水分；在运输、安装过程中如保护措施不当会使绝缘材料再度受潮；运行中呼吸系统进潮气，通过油面渗入油内。内部自生：变压器在运行过程中，绝缘油受温度、电场、氧、杂质、催化剂等的作用发生氧化、裂解等化学反应，其分

9、解产物中有水分。水分在油一绝缘纸中于一定温度下达到分布平 衡，油和纸中所含的水分可相互转换，当温度较高时， 纸中水分向油中扩散，导致油中含水量增高、纸中含水量降低；当温度降低时，绝缘纸将从油中吸收水分，使 纸中含水量增高、油中含水量降低，运行中变压器油的含水量与油温、季节( 气温) 的变化由此产生。油中含 水量存在夏季高，冬季低的现象。但油和纸之间水分的平衡过程不可能在短期内完成，对大型变压器在运 行温度较为稳定的情况下，这种平衡要几个月才能达 到，因此，绝缘油高温介损会因在不同季节测定时变化。 1 5 微生物的污染由于油中含有水、空气、碳化有机物、各种矿物质， 形成了微生物生长的基本条件，微

10、生物在这种特殊的 环境条件下生存并繁殖。油的高温介损测试对油中微生物极为敏感，变压器在不同时期内所带负荷不同，运 行油温及微生物在不同的温度下繁殖速度也不同，所以，油的高温介损值不稳定。此外，变压器油处在全密封、缺氧和无光的器身中，油中的微生物厌氧和厌光。 对放置较长时间后进行介损测试，特别在无色透明玻璃瓶中放置时，其介损值会变小。 1 6 铜、铝和铁金属元素含量较高由于油浸电器多为金属组合体，油中难免含有某些金属元素。有人根据其试验结果提出，钢、铝和铁等 金属元素含量较高是油介质损耗因数增大的主要原因。这是因为这些金属元素对变压器油的氧化起催化作用，使油产生酸性氧化物和油泥。酸性氧化物腐蚀

11、金属，又使油中的金属含量增加，加速油的氧化，导致 其介质损耗因数增大。 1 7 不同试验设备的测量差异用不同型号、制造厂家的油介损测试设备进行同 一油样试验时，存在随机和操作误差。当高压标准电容器的损耗值较大、电桥的准确度达不到要求或温控 装置加热过快、过慢时，都会影响油介损测量结果，当 用同一台设备进行重复试验时，两次测量差值不应超 过0 0 1 ，由于极性杂质对绝缘油的介质损耗影响十分强烈，因此，对绝缘油的取样容器应注意防止污染， 试验前必须彻底清洗测量电极( 油杯) ，保证空杯介损 值 5 1 0 ，并在湿度小的清洁的试验室内进行，将 绝缘油试样注入测量电极，加热到平衡温度后立即测 量，

12、在试验中发现即使温度恒定油介损也会随时间而变化，一般认为，平衡温度的初始试验值代表油样的真实数据：最好在达到平衡温度后立即测量。2 对油进行处理时，需要注意的问题( 1 ) 吸附荆的使用囊可取为处理油量的l 。1 5 8第三篇油质检测、分析、处理( 2 ) 吸附剂处理要连续进行，并且最好2 4 4 8h换一次吸附剂。( 3 ) 换吸附剂的同时取油样，测量t g8 火花放电 电压值和含水量。若在合格范围内，吸附处理变压器油的工作即可结束。( 4 ) 取出的油样一定要避光保存，最好用茶色瓶取 样。对取出的油样要及时进行测试，对同一油样要进行重复测试时，必须重新更换油样，以反映真实情况。 ( 5 ) 油处理系统的油路连接不能用橡胶管，因橡胶在高温作用下能分解出微粒胶体，影响油的t g6 ，所以应采用尼龙管等。3 结语综上所述，我们对同一台变压器油样进行取样跟 踪试验过程中，发现了介损值不稳定的现象，对于晶质良好和运行中未受到污染的绝缘油不会出现此现象， 如试验数据差异较大，又出现变压器整体绝缘下降的情况，应对绝缘油进行吸附滤油，除去油中极性杂质， 提高变压器绕组的绝缘电阻，确保变压器运行状况良好。