變壓器絕緣油化驗在電力系統(tǒng)的運用

變壓器絕緣油化驗在電力系統(tǒng)的運用王超（國家能源集團朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司原平分公司，山西忻州034100）。引言變壓器在使用中，尤其是開啟及關(guān)閉的操作中容易引起電弧現(xiàn)象，通過絕緣油可有效消滅電瓠，保證各組件運行的安全性，避免變壓器中的鐵芯、線圈等受到空氣、水分的浸蝕而生銹腐蝕，既能確保變壓器穩(wěn)定運行，還能提高其安全性，延長設(shè)備壽命?；诖?，探討油化驗在電力系統(tǒng)的運用尤為必要。1變壓器絕緣油化驗的重要性變壓器絕緣油化驗可為變壓器運行的安全性、可靠性提供重要的性能參考信息，如變壓器的腐蝕狀態(tài)、絕緣狀態(tài)、密封性能以及異常放電等，都可以通過油品化驗結(jié)果及時有效地掌握。通過變壓器絕緣油品化驗，能及時有效了解變壓器性能的相關(guān)信息，為設(shè)備的檢修提供有價值的參考，為變壓器是否需要解列提供必要的參考信息和數(shù)據(jù)支撐?？傊?，加強對變壓器絕緣油化驗的研究，可為變壓器的狀態(tài)檢修提供必要的技術(shù)保障，為電力系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、智慧化、不停電運行打下堅實基礎(chǔ)。2變壓器絕緣油性能變化的常見形式及危害化學性能變化絕緣油化學性能變化主要是通過酸價這一指標來判斷。隨著變壓器投入使用時間的延長，酸價也會逐漸發(fā)生變化。如果變壓器絕緣油的酸價超過0.1,就極易發(fā)生故障、甚至停止運行。此外，變壓器絕緣油的pH值越大，絕緣油的純度越高。但隨著使用時間的增加，pH數(shù)值會逐漸降低，如果pH值低于0.4,則提示絕緣油中存在較多雜質(zhì)，會加劇對設(shè)備的腐蝕，且絕緣性能也隨之降低，容易出現(xiàn)漏電等問題,安全隱患開始增大。物理性能變化由于電力系統(tǒng)中變壓器的特殊作用，決定了變壓器絕緣油的物理性能對變壓器的影響非常大。通常情況下，剛投入使用的絕緣油呈淡藍色,隨著使用時間的增加，顏色會逐步加深，各種雜物增多，變?yōu)榱淤|(zhì)油，致使變壓器無法安全運行。因為劣質(zhì)油能夠分解成多種產(chǎn)物，這些產(chǎn)物會在變壓器散熱管、線圈等部位沉積而形成油泥，致使變壓器絕緣油無法正常循環(huán)流動，絕緣性能快速降低，變壓器在此種狀態(tài)下運行,極易發(fā)生污閃等問題。區(qū)分優(yōu)質(zhì)絕緣油和劣質(zhì)絕緣油的關(guān)鍵指標是黏度，絕緣油低于1.8恩氏黏度(9.5mm2/s)是優(yōu)質(zhì)油，反之是劣質(zhì)油。變壓器投入的時間越長，絕緣油的質(zhì)量會隨之下降，油體的黏度增加、質(zhì)量變差，散熱和絕緣效果都隨之降低，對其使用壽命造成影響。若絕緣油的問題較多，甚至還會誘發(fā)失火、爆炸等事故。表面張力也變壓器絕緣油的主要物理性能參數(shù)，變壓器運行中，絕緣油的表面張力不斷發(fā)生變化，通常以35mN/m為絕緣油的標準表面張力。隨著使用時間增加，絕緣油不斷劣化，表面張力不斷降低，降低到19mN/m時，表明絕緣油已變?yōu)榱淤|(zhì)油，其中可能含有大量的雜質(zhì)、氧化物，如果不及時更換，極易發(fā)生故障和安全問題［1］。電氣性能變化新投入使用的絕緣油純度較高，但隨著使用時間的延長，絕緣油中的水分、雜質(zhì)等逐漸增多，其純度及性能持續(xù)降低。如果變壓器絕緣油中的水分超過總量的0.02%,則介質(zhì)損傷不斷加劇，損傷范圍超過0.3%,將會對變壓器運行產(chǎn)生嚴重威脅形成安全隱患，需要及時采取有效措施進行處理。此外，擊穿電壓也會受到變壓器絕緣油中含水量增多的影響，如果絕緣油中含水量超過變壓器運行的最大允許標準,勢必會影響擊穿電壓。如果含水量達到0.02%以上，擊穿電壓會加劇減低，當達到一定降低幅度后，將影響變壓器的正常運行。3絕緣油品化驗在電力系統(tǒng)的運用3.1內(nèi)容變壓器絕緣油在變壓器運行中起到傳輸介質(zhì)和冷卻的功能，其優(yōu)劣程度對變壓器運行的安全性、穩(wěn)定性有較大影響。導致變壓器絕緣油劣化的主要原因有變壓器絕緣油被污染、過熱、電場強度過大、氧化嚴重等，其中污染主要指的是受潮氣污染。為保證變壓器絕緣油的化學性能、物理性能、電氣性能等滿足變壓器運行的要求，需要進行一系列化驗，變壓器絕緣油化驗內(nèi)容主要包括以下7個方面。(1)機械雜質(zhì)化驗。通過機械雜質(zhì)化驗，可快速準確地發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣油中不溶性油泥、纖維及其他雜質(zhì)的種類和含量。提醒工作人員及時清理或更換絕緣油。如果絕緣油中這些物質(zhì)過多，會引起油道堵塞，或沉在積變壓器線圈中的某個位置，無法正常散熱，導致局部溫度無法及時散發(fā)，引起火災等安全事故。(2)水分化驗。水分是影響變壓器絕緣油性能的關(guān)鍵指標，含水量過大，會直接導致絕緣油失去原有的性能，降低變壓器各零部件運行的可靠性和使用壽命。(3)酸值。若變壓器絕緣油中酸性產(chǎn)物含量過大，會導致絕緣油的導電性增加，起不到絕緣作用，冷卻性能也會降低，隨著使用時間的增加，溫度持續(xù)升高，加速固體材料老化速度，縮短使用壽命。(4)pH值。變壓器絕緣油老化初期，極易生成低分子有機物酸，常見的有甲酸、乙酸等，提升絕緣油的溶水性，對于變壓器的金屬元件以及絕緣材料都造成腐蝕問題，影響其絕緣性能，對其使用壽命也造成嚴重影響，運維成本隨之增加。(5)閃點。隨著變壓器絕緣油閃點的不斷降低，會形成一定量的可揮發(fā)性可燃氣體，氣體通常具有良好的導熱性，電氣設(shè)備溫度增加,如果出現(xiàn)電弧放電，溫度會隨之快速上升，使絕緣油裂解的現(xiàn)象加居人通過閃點測定，可及時準確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，提醒工作人員及時解決,保證變壓器運行的安全性和穩(wěn)定性。(6)耐壓。絕緣油是變壓器的主要絕緣材料，其擊穿電壓是保證設(shè)備安全的關(guān)鍵參數(shù)，如果擊穿電壓下降，必然會影響絕緣效果。電壓擊穿設(shè)備，將引發(fā)安全事故。(7)色譜分析。色譜分析是油化驗在電力系統(tǒng)運用的關(guān)鍵，通過色譜分析，可準確預測變壓器運行中的潛伏性故障。其他影響變壓器絕緣油的主要因素是局部過熱引發(fā)電暈、放電等問題，主要氣體包括甲烷、乙烘、丙烯、一氧化碳以及二氧化碳等。通過色譜分析可獲知絕緣油中的氣體種類、含量等，可作為判斷變壓器運行故障的主要依據(jù)⑵。3.2方法3.2.1物理性能試驗變壓器絕緣油屬于典型的礦物油，組分復雜，并不是單一的化學物質(zhì)，是一種由多種液態(tài)燒組成的混合油，無法準確獲知單體組分和相關(guān)的物理性能，只能總體分析其物理性能，具有多種燒類化合物的綜合物理性能［3］。因此，在絕緣油物理性能試驗中，可采用條件試驗法對變壓器絕緣油的密度、黏度、閃點、凝點等物理性能進行測試。3.2.2化學性質(zhì)試驗化學性質(zhì)是衡量變壓器絕緣油性能的主要指標，其測定機理比較簡單,主要是根據(jù)絕緣油相關(guān)的物質(zhì)特性，利用相應試劑發(fā)生化學反應，通過化學反應的過程、產(chǎn)生物等，對絕緣油的化學性質(zhì)進行定量和定性分析。通過化學性能試驗，可對變壓器絕緣油的水溶性酸、酸值、苛性鈉、氧化安定性等進行全面測定，為絕緣油的使用、更換提供數(shù)據(jù)支撐。3.2.3電氣性能試驗變壓器設(shè)備中的絕緣油是液體狀態(tài)的絕緣材料，通過采用電氣性能試驗，可以了解這種材料的擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)、體檢電阻率等，通過這些指標，可準確分析絕緣油電氣性能的優(yōu)劣，主要是通過特定的儀器，按照相應的標準和試驗方法獲知電氣性能。3.2.4色譜分析法色譜分析法主要原理是利用色譜柱，在凈值不同狀態(tài)下得高沸點或是固定相，它們對絕緣油不同組分的吸收效果或溶解效果的差異性，促使各組分在色譜柱中的移動速度不同進行準確區(qū)分，再通過專業(yè)的檢測器進行鑒定［4］。利用氣象色譜法測定變壓器絕緣油中的溶解氣體含量，可直接應用于變壓器故障性質(zhì)判斷和處理。4實例分析2022年8月，某220kV變電站運行中220kVI母PT（PotentialTransformer,電壓互感器）中的A相電壓只超過20V,該變電站PT為先進的電容式電壓互感器，于2022年6月更換完成，通過電容式互感器的結(jié)構(gòu)可知，造成電壓缺失的主要原因有3個：①PT電磁單元發(fā)生二次側(cè)斷線或者短路;②電容器單元故障，分壓電容C2短路；③PT電磁單元一次側(cè)故障。為找到故障根源，對A相PT取絕緣油進行色譜分析，分析結(jié)果為：氫氣含量302.86X10-6；一氧化碳含量為1128.36X10-6；二氧化碳的含量為19124.32X10-6；甲烷含量為168.95X10-6；乙烯含量為140.65X10-6；乙烷含量為132.67X10-6；乙烘含量為12.32X10—6。從油化驗色譜分析可以看出，該變壓器絕緣油中氫氣、乙塊、燒類氣體含量明顯超標，表明引發(fā)此故障的主要原因是電磁單元發(fā)生故障,而且乙快明顯超標嚴重，但并不是總煌的主要組分，表明大概率是電器單元過熱［5］。為精確定位故障電，進行了高壓試驗，生產(chǎn)廠家解體試驗，