張彥飛 梁必承

(內(nèi)蒙古超高壓供電局，內(nèi)蒙古 呼和浩特010080)

油浸式變壓器以其維護(hù)成本低、壽命長(zhǎng)而得到了廣泛的應(yīng)用，成為了電力系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，變壓器油作為油浸式變壓器運(yùn)行過(guò)程中的絕緣介質(zhì)，其品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系著變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此，變壓器現(xiàn)場(chǎng)油務(wù)工作對(duì)于變壓器的正常運(yùn)行至關(guān)重要。特別是部分大容量變壓器在設(shè)計(jì)制造時(shí)融入了免維護(hù)理念，這對(duì)變壓器現(xiàn)場(chǎng)油務(wù)工作提出了更高的要求，使得對(duì)變壓器現(xiàn)場(chǎng)油務(wù)工作的研究具有更實(shí)際的意義。大型油浸式電力變壓器油務(wù)工作主要包括油的選擇、油的檢測(cè)、真空注油、油的過(guò)濾等方面，這正是文章所研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 變壓器油的正確選擇

變壓器油的正確選擇是油務(wù)工作的基礎(chǔ)，可以避免由于油的質(zhì)量不合格而產(chǎn)生的各種問(wèn)題。我國(guó)變壓器油的牌號(hào)按凝固點(diǎn)分三種，需根據(jù)設(shè)備種類(lèi)和使用環(huán)境溫度條件來(lái)選用。一般情況下不要使用混合油，若必須使用混合油需要注意以下幾點(diǎn)：其一，油的牌號(hào)和添加劑需相同，因?yàn)橛椭刑砑觿┓N類(lèi)不同混合后會(huì)有可能發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生雜質(zhì)，只要相同，則屬于相容性油品，可以任何比例混合使用。目前國(guó)產(chǎn)變壓器油皆用2,6-二叔丁基對(duì)甲酚作抗氧化劑，因此只要未加其他添加劑便無(wú)此問(wèn)題。其二，如果被混的變壓器油有一項(xiàng)或多項(xiàng)指標(biāo)接近運(yùn)行油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許極限值，尤其是酸值、水溶性酸(pH值)等反映油品老化的重要指標(biāo)，則混油必須慎重對(duì)待。此時(shí)必須進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)以確定混合油的特性是否仍合乎要求。其三，進(jìn)口油或來(lái)源不明的油與不同牌號(hào)運(yùn)行油混合使用時(shí)，應(yīng)按照《電力系統(tǒng)油試驗(yàn)方法》中規(guī)定預(yù)先進(jìn)行參加混合的各種油及混合后油樣的老化試驗(yàn)，當(dāng)混油的質(zhì)量不低于原運(yùn)行油時(shí)，方可混合使用。因?yàn)檫M(jìn)口油或來(lái)源不明的油中含有的添加劑，雖然能區(qū)分是氨類(lèi)或酚類(lèi)添加劑，但更具體的組份就不得而知。變壓器油的合理選擇不僅關(guān)系變壓器的正常運(yùn)行和使用壽命，還避免了給油務(wù)工作者帶來(lái)諸多不必要的麻煩，這需要油務(wù)工作者加以重視。

2 變壓器油溶解氣體檢測(cè)

變壓器油的檢測(cè)是油務(wù)工作者的重點(diǎn)內(nèi)容，該項(xiàng)工作的實(shí)施直接關(guān)系著變壓器內(nèi)部絕緣好壞的判斷，是變壓器故障分析與查找的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的變壓器油檢測(cè)過(guò)程中，主要檢測(cè)方法是測(cè)試電氣設(shè)備的絕緣電阻、變比、直流電阻、介損等。這些檢測(cè)方法均需設(shè)備退出運(yùn)行，但由于電氣設(shè)備運(yùn)行中的停電機(jī)會(huì)極少，因此，基于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的氣相色譜法得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，該方法在使用過(guò)程中主要通過(guò)對(duì)C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、CO2等溶解氣體數(shù)值的分析來(lái)作出準(zhǔn)確的油故障判斷，由于這類(lèi)氣體產(chǎn)生的原因復(fù)雜，又是某種變壓器油故障的直接體現(xiàn)，因此，該項(xiàng)工作成為了油務(wù)工作的重點(diǎn)，這對(duì)油務(wù)工作人員日常工作經(jīng)驗(yàn)積累提出了較高的要求，也需要對(duì)這些氣體產(chǎn)生的原理有較深的認(rèn)識(shí)。

變壓器在正常運(yùn)行老化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體主要是CO和CO2，在故障溫度高于正常溫度不多時(shí)，產(chǎn)生的氣體主要是CH4。隨著故障溫度的升高，C2H4和CH4逐漸成為主要特征氣體，在溫度高于100℃（如電弧溫度）以上的作用下，油裂解產(chǎn)生的氣體會(huì)有C2H2。如果油故障涉及到固體絕緣時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。絕緣紙、布的成分是纖維素，在熱分解時(shí)因分子鏈反應(yīng)脫氫，脫氫炭化將產(chǎn)生CO和CO2氣體，因紙是被油浸潤(rùn)，所以伴隨少量的低分子烴類(lèi)，絕緣紙如果長(zhǎng)時(shí)間加熱在120～150℃，也會(huì)裂解產(chǎn)生碳酸氣。酚醛和環(huán)氧樹(shù)脂等在300℃以上，放電條件下裂解時(shí)即出現(xiàn)少量C2H2。

鐵、鋁等金屬材料會(huì)直接與水反應(yīng)而產(chǎn)生H2，這會(huì)使油中的含氣量增加，一些新投入的變電設(shè)備出現(xiàn)的可燃性氣體主要是H2。近幾年來(lái)，實(shí)際使用的一些變壓器含氫量相當(dāng)高。單純的絕緣油熱分解產(chǎn)生的氣體主要是低分子烴類(lèi)，隨著熱裂解溫度的增加，裂解氣體出現(xiàn)的次序是烷烴—稀烴—炔烴。當(dāng)過(guò)熱故障或放電故障發(fā)生有固體絕緣材料的部位時(shí)，CO和CO2會(huì)很快升高，產(chǎn)生速率超過(guò)正常老化的產(chǎn)氣率。通過(guò)對(duì)這些氣體產(chǎn)生原因的分析不難看出，變壓器油溶解氣體氣相色譜分析的重要性，同時(shí)也可以根據(jù)各種含量的溶解氣體找出油故障產(chǎn)生的原因，由于變壓器油在運(yùn)行過(guò)程中受影響的因素過(guò)多，除了從本體進(jìn)行分析外，還要考慮一些其它因素。

例如，有的變壓器曾有過(guò)故障，故障排除后，由于油浸絕緣材料中的殘油中殘存故障特征氣體，甚至金屬材料也可能吸藏一些氣體，釋放至已脫氣的油中，這會(huì)影響氣相色譜分析的準(zhǔn)確性，某110kV2號(hào)主變壓器于2013年5月14日瓦斯動(dòng)作，取樣分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 色譜試驗(yàn)氣體含量 μL/L

可以看出，色譜試驗(yàn)總烴含量過(guò)高，且呈現(xiàn)出不穩(wěn)定趨勢(shì)，需要查找原因所在，通過(guò)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)前次返廠(chǎng)大修后油道沒(méi)有處理干凈，焊渣落入鐵芯和夾件間，另外，鐵芯和夾件之間的絕緣也沒(méi)有墊上，加上絕緣油的處理不到位，造成了色譜試驗(yàn)總烴含量偏高，在對(duì)變壓器絕緣油進(jìn)行熱油真空處理，倒罐熱油循環(huán)，處理后注入本體試驗(yàn)，總烴含量下降，跟蹤試驗(yàn)后數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。

變壓器油箱曾帶油焊接，以及油冷卻系統(tǒng)附屬設(shè)備故障產(chǎn)生的氣體，也會(huì)進(jìn)入變壓器本體固體絕緣中，從而產(chǎn)生氣體。所以，在通過(guò)色譜試驗(yàn)分析判斷時(shí)要注意考慮這些容易引起誤判斷的因素。

另外，運(yùn)行中設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量超標(biāo)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行跟蹤分析，查找原因。標(biāo)準(zhǔn)值不是劃分變壓器油有無(wú)故障的標(biāo)準(zhǔn)。有的組分低于標(biāo)準(zhǔn)值，若增長(zhǎng)較快，也應(yīng)引起注意。例如，某1號(hào)主變壓器色譜分析發(fā)現(xiàn)A相總烴嚴(yán)重超標(biāo)，達(dá)到374.9μL/L。通過(guò)縮短周期，跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)逐漸增加，增長(zhǎng)速度很快，停運(yùn)進(jìn)行鉆孔內(nèi)檢，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)研究決定吊罩檢查，并更換磁屏蔽，在磁屏蔽上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，原磁屏蔽共有30片，其中10片磁屏蔽有燒傷痕跡，共有24處?？梢钥闯觯瑑H根據(jù)色譜試驗(yàn)分析結(jié)果有時(shí)很難對(duì)故障的嚴(yán)重性做出正確的判斷，必須考慮故障的發(fā)展趨勢(shì)，也就是故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率，它依賴(lài)于設(shè)備類(lèi)型，負(fù)荷情況，故障類(lèi)型、老化程度以及所有的絕緣油體積。應(yīng)綜合結(jié)合這些情況進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果還應(yīng)考慮到呼吸系統(tǒng)對(duì)氣體的影響。同時(shí)，根據(jù)氣體含量的標(biāo)準(zhǔn)值或氣體的增長(zhǎng)率，判斷變壓器可能存在的油故障，應(yīng)用氣體比值判斷故障類(lèi)型，但是，由于溶解氣體分析存在誤差，導(dǎo)致氣體比值存在某種不確定性。因此，油務(wù)人員應(yīng)把握好取樣、運(yùn)輸、保存、脫氣、選擇、儀器的標(biāo)定、數(shù)據(jù)的處理等各個(gè)環(huán)節(jié)，分析出真正反應(yīng)設(shè)備本體內(nèi)絕緣油中的色譜數(shù)據(jù)，作為電氣設(shè)備內(nèi)部故障判斷的依據(jù)之一。

3 變壓器的真空注油

由于變壓器在安裝或檢修過(guò)程中器身暴露在空氣中，器身絕緣表層不可避免會(huì)存在吸濕現(xiàn)象，并隨著時(shí)間的推移逐漸向內(nèi)層擴(kuò)散，因此變壓器必須嚴(yán)格執(zhí)行真空注油工藝，這也成為了油務(wù)工作者的重要任務(wù)之一，抽真空、真空注油和熱油循環(huán)三道工序是有效驅(qū)除器身露空階段所吸收水分的關(guān)鍵，也直接影響著變壓器的正常運(yùn)行。

在對(duì)變壓器抽真空的過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查有無(wú)泄漏，如果變壓器有泄漏，聽(tīng)變壓器是否有嘶嘶漏氣聲，或用干燥空氣充入破壞真空，然后用干燥空氣加壓，用肥皂水尋找泄漏點(diǎn)。抽真空時(shí)，應(yīng)監(jiān)視并記錄油箱的變形，其最大值不得超過(guò)壁厚最大值的兩倍。必須將不能承受真空下機(jī)械強(qiáng)度的附件與油箱隔離，對(duì)允許抽同樣真空度的部件，應(yīng)同時(shí)抽真空。注油時(shí)，油溫宜高于器身溫度，一般為30℃，注油速度不宜大于100L/min，為排除油箱內(nèi)及附于器身上的殘余氣體，宜從下部油閥進(jìn)油。

真空注油后通過(guò)熱油循環(huán)達(dá)到對(duì)器身絕緣進(jìn)一步驅(qū)潮的目的，為破壞油一紙中水分的暫時(shí)平衡，促進(jìn)器身絕緣中的水分向油中遷移，在不致使絕緣油劣化和絕緣材料老化的前提下，應(yīng)盡可能提高熱油循環(huán)的油溫，濾油機(jī)加熱器溫控器可設(shè)置在70～75℃，但不得超過(guò)80℃。同時(shí)考慮到油的流動(dòng)可加速平衡，為促使油在箱體一內(nèi)部流動(dòng)，油流進(jìn)出口應(yīng)對(duì)角布置；強(qiáng)迫循環(huán)冷卻變壓器在熱油循環(huán)干燥過(guò)程中應(yīng)定期啟動(dòng)潛油泵。另外濾油機(jī)進(jìn)口應(yīng)接在變壓器油箱最底點(diǎn)處閥門(mén)，以便通過(guò)熱油循環(huán)過(guò)濾出油箱底部沉積的油泥、游離水和雜質(zhì)。

高壓電力變壓器雖經(jīng)真空脫氣注油，但充氣運(yùn)輸?shù)淖儔浩?，由于安裝注油前有較長(zhǎng)時(shí)間未浸油，且在運(yùn)輸過(guò)程中由于振動(dòng)而把原浸入絕緣物中的油淅離出來(lái)；或經(jīng)過(guò)干燥處理的變壓器，在最初浸油時(shí)，都容易出現(xiàn)殘留在絕緣物中的氣泡。而殘留在絕緣油中的氣泡在每次注油時(shí)其概率都大體相同，且這種氣泡在油中較容易溶解。因此為了溶解這些殘留氣泡就需要按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一定的靜置時(shí)間。

4 變壓器油的過(guò)濾

變壓器油的過(guò)濾也是變壓器油務(wù)工作的重要環(huán)節(jié)，為了提高絕緣油現(xiàn)場(chǎng)凈化效率，同時(shí)避免絕緣油自循環(huán)過(guò)濾過(guò)程中因多次加熱而導(dǎo)致油質(zhì)裂解老化，以及實(shí)現(xiàn)與空氣的真正隔絕，必須對(duì)傳統(tǒng)的單罐式濾油循環(huán)法和倒罐式濾油循環(huán)法加以改善。以某500kV變電站1號(hào)主變壓器絕緣油的循環(huán)方式為例。在濾油管路流入油罐的法蘭下方加裝了1根管子，管子的長(zhǎng)度大于油罐油面上方的空氣層的距離，使油不經(jīng)過(guò)油罐上部的空氣層而直接流入油中，這樣在循環(huán)濾油過(guò)程中，油落入油罐時(shí)不會(huì)再把上層的空氣帶入油中，上層的空氣也不會(huì)再減少，呼吸器也不會(huì)再吸入外面的空氣，這時(shí)呼吸器的閥門(mén)就可以關(guān)掉，徹底將油和外面空氣隔離。實(shí)踐證明，處理15t絕緣油只需要12～20h，且變壓器油經(jīng)檢驗(yàn)均合格，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

變壓器現(xiàn)場(chǎng)油務(wù)工作所涉及內(nèi)容較多，本文只是結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)主要內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)性的分析，具有一定的參考價(jià)值，在實(shí)際油務(wù)工作中，還需不斷總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，基于變壓器安全、穩(wěn)定運(yùn)行出發(fā)，并遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，用科學(xué)的方法和先進(jìn)的技術(shù)去實(shí)施油務(wù)工作。

［1］朱永志.大型油浸式電力變壓器的安裝規(guī)范性問(wèn)題的研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2011.