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    淺談變壓器油的電氣性能影響因素

    發布日期:2020-04-08

    1.影響變壓器電氣性能的各種因素分析水分在變壓器油中以3種形式存在:沉積、溶解和結合。油中含水量越小,工頻擊穿電壓越高。當含水量大于200x 10-6時擊穿電壓不變,因為此時多余水沉于油的底部,不會影響油試驗時的擊穿電壓值。

      10-6時,含水量超過飽和溶解量,水沉積到底部,油的耐壓值與飽和溶解量時的耐壓值一樣。油中含水量對油的介損指標(tgS)及固體絕緣電性能的影響也很大,隨著含水量增大,tgS值迅速上升。水分增加,油浸紙擊穿電壓值呈曲線迅速下降,當含水量為3%時,其耐電強度約下降10%.對于500kV變壓器出廠時絕緣紙含水量控制在0.5%以下。

      在一般情況下,變壓器運行時,油溫升高,油中含水量增加而紙中含水量降低,即紙中含水向油中擴散;運行溫度降低,擴散方向相反。

      因此,較高油溫的變壓器在低溫環境下退出運行時或當油含水量過高退出運行時,油的含水部分向紙中擴散,另外,由于油溫降低,油中含水量大于飽和溶解量,多余的水分會從油中析出而沉于油箱底或者沉在冷卻器底部。當變壓器重新投入運行時,冷卻器底部的水會由油泵導入變壓器線圈,同時水向變壓器的高場強區移動,造成潛在危險。

      這種情況必須引起變壓器運行部門注意,對油的含水量必須控制在符合要求的數值之內。

      降低油的含水量對提高變壓器運行安全及減緩油老化有重要作用。為了降低油的含水量,可以采取對油進行真空加熱法處理,油溫加熱到60~70弋,抽高真空,將油中的含水量降下來。

      純凈油的擊穿場強很高,當油中存在雜質和水分時,油的擊穿電壓明顯下降。變壓器中有大量的絕緣材料,而油中含有纖維雜質,其中含有水分的纖維更易導電。介電系數大,容易沿電場方向排列成雜質小橋。沿小橋的泄漏電流大,發熱多,易引起水分汽化,從而使氣泡擴大,擊穿就會在這些小橋和氣泡中發生。電場越均勻,雜質對擊穿電壓的影響越大,擊穿電壓的分散性也越大。在不均勻電場中,雜質對耐壓及沖擊電壓的影響較小,這是因為場強最高處發生局部放電時,油發生擾動致使雜質不易形成小橋,同時,在沖擊電壓的瞬時作用下,雜質還來不及形成小橋。

      油中懸浮顆粒在工頻電壓作用下對其絕緣強度的影響與顆粒的數量、大小、性質有關。

      2種加壓方法:(1)以10kV/s的速度平滑加壓;(2)分級加壓,在1min內從65%預計擊穿電壓開始以每級為3%的預計擊穿電壓值升壓。2種施加電壓方法都顯示出隨顆粒量的增加,其絕緣強度逐漸降低。由于承受電壓的時間較長,分級加壓比平滑加壓更嚴重。2種加壓方法試驗結果之差估計約為15%.目前,采用濾油機來處理油中雜質。對于500kV變壓器要采用粗過濾器和精過濾器2種過濾器來清除油中雜質,以確保油的耐壓水平含氣量是變壓器油的主要控制指標之,含氣量直接影響超高壓變壓器的絕緣性能。運行中變壓器油含氣量最好不超過4%,500kV變壓器油含氣量控制在0.5%以內。油中正常溶解空氣量為10%11%.當油的含氣量超過飽和溶解量時,氣體會從油中釋放出來,懸浮在油中。

      當油中存在懸浮的氣泡時,在氣體與液體的交界面,由于2者的介電系數不同,界面電場將產生畸變,且氣體的耐電強度低,會產生氣泡放電。60kV級以上變壓器要求進行真空注油和成品試驗前的靜放處理,其目的就是為了消除變壓器器身內部和油中氣泡,防止產品試驗時發生氣泡放電。另外,當變壓器投入運行時,油中溶入過多的氣體會逐步排出并集中到氣體繼電器中,而發生誤動作。

      改善電場的均勻程度可以明顯提高優質變壓器油的工頻擊穿電壓。對于含有雜質的油在沖擊電壓作用下,雜質來不及形成“小橋”,改善電場的均勻程度可以提高油的耐壓程度。油中的雜質在工頻耐壓作用下聚集和排列使電場產生畸變,擊穿電壓提高不明顯。生產中的制造缺陷,如產品內有金屬異物、氣泡、引線屏蔽不良、導體和接地件有毛刺等,影響變壓器電場均勻程度,造成產品局部放電、耐壓擊穿。

      采取以下措施,如增加鐵芯屏蔽、引線屏蔽良好、油箱護管、線圈靜電板、均壓球等加大電極曲率半徑的措施,可以改善變壓器電場均勻程度,不但縮小了絕緣結構的絕緣距離,而且同時提高了產品質量。

      產品出廠前對產品進行吊芯檢查,清除變壓器內部雜質和異物,最大程度保證產品清潔度。

      變壓器油流動時,與絕緣材料磨檫產生靜電,流速越高,電壓越高。油在變壓器中流動產生帶電的現象稱為油流帶電。油流帶電可使變壓器電場產生畸變。油流帶電電壓與試驗電壓疊加,當疊加后的電場強度超過絕緣材料的局部放電場強或者擊穿場強時,將危害變壓器的安全運行。油流速在0.5m/s時,油流帶電所產生的局部放電脈沖開始出現。在變壓器制造中,采用最高流速為0.33m/s.油流帶電對超高壓變壓器影響更大。因此,變壓器必須控制油流速度,加大油流通道的截面,降低流速,油流通道的絕緣件應倒圓角。對大容量、高電壓等級變壓器采用大流量強迫油循環冷卻器油泵,降低油流帶電電壓,防止油流帶電引起絕緣局部放電或者絕緣擊穿現象發生。為了抑制變壓器在運行中的油流帶電,在變壓器油中添加一定比例的改性的苯丙三唑(BTA)來改善變壓器油質。實驗結果表明,BTA不僅可以抑制變壓器油的流動帶電,而且對變壓器油也無影響。用這種添加劑是提高變壓器安全運行度的有效措施之一。部分變壓器廠已開始在500kV變壓器中采用。

      以上討論的是影響變壓器油電氣性能的主要因素,此外,變壓器油在使用中還有其他影響其電氣性能的因素也同樣應引起我們的重視,如變壓器油與變壓器絕緣材料的相容性、變壓器油的混合使用、變壓器油的老化等。了解并掌握影響變壓器油電氣性能的因素,對變壓器的制造、使用有極大幫助。

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