大型變壓器運行中絕緣油老化原因及其解決對策

冼　鋒（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東　肇慶　526040）

大型變壓器運行中絕緣油老化原因及其解決對策

冼鋒
（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東肇慶526040）

摘要：在電力系統中，大型變壓器起著十分重要的作用，當變壓器絕緣油發生老化時，將會對變壓器的安全穩定運行造成嚴重的影響，為此探明其老化的原因，采取針對性的有效對策對維護大型變壓器的安全運行有著十分重要的意義。

關鍵詞：變壓器；變壓器絕緣油；老化

變壓器絕緣油是變壓器的重要組成部分，起著絕緣和散熱的作用。變壓器絕緣油老化是導致變壓器絕緣整體老化的主要因素之一，其對變壓器的安全穩定運行構成了嚴重的威脅。而導致變壓器絕緣油老化的因素主要包括了高溫、氧氣、金屬催化劑與電磁場等，不僅造成絕緣油的老化變質，同時也加劇了變壓器各個性能指標的惡化。因此加強對變壓器絕緣油的老化原因研究，對保障變壓器的安全穩定運行是非常重要的。

一、某110kV變壓器絕緣油異常老化情況

某供電局轄區范圍內某110kV變壓器為工業區的主要電力供應設備，該變壓器投運于2010年，是電爐煉鋼的主要電力供應單元，受電爐煉鋼的影響，變壓器長期在重載狀態下運行，其負載率高達85%。在2014年的狀態受控檢測中，發現該變壓器絕緣油存在過重粒化指標的劣化現象，其多項老化性能指標與標準值不符。變壓器絕緣油老化后，油中的不飽和烴增加，影響了循環對流與傳熱能力，同時增大了運動黏度和介質損耗，導致設備由于介電性能變差，而無法適應工作電壓，為設備安全運行構成安全隱患。并且異常老化產生的樹脂物質如油泥會造成油道的堵塞，粘附在變壓器內部還會加速固體絕緣材料的老化，造成絕緣性能的惡化；而含水量的增大、絕緣油污染后微生物膠體的產生均將導致變壓器絕緣性能的降低。

二、變壓器絕緣油老化的原因

第一，絕緣油固有的氧化安定性導致其老化。不同組分的烴類，其氧化安定性也存在較大的差異，而性能隨著環境的變化而變化，也因自身的氧化而發生變化。第二，氧氣造成的絕緣油老化。在變壓器絕緣油老化的原因中，氧氣是最根本的因素，即便變壓器屬于全封閉類型，其內部也存在容積為0.25%左右的氧，并且氧氣的溶解度較高，溶解在變壓器絕緣油中的氧占有較高的比率。在氧氣的存在下，變壓器絕緣油不可避免的會發生氧化，加上催化劑、高溫等其他因素的作用，氧化速度也就越快，這種氧化作用越發嚴重；而當絕緣油與空氣接觸的面積增大和隨著時間增加，氧化程度也會逐漸加深。第三，溫度造成的絕緣油老化。溫度是絕緣油老化的一個主要因素，直接影響著變壓器絕緣油老化的速度。有研究指出，在變壓器絕緣油溫度為60℃～70℃時，對絕緣油氧化的速度沒有促進作用，氧化緩慢；而當油溫＞70℃時，氧化速度明顯加快，并且當溫度每升高10℃，氧化速度也會增加1倍。第四，水分造成的絕緣油老化。水分與有機酸的結合，會增強有機酸對金屬的腐蝕作用，生成的鹽類物質會導致變壓器絕緣油的迅速老化，而產生的金屬皂化物則屬于一類高效催化劑，也會導致油的迅速老化。第五，催化劑作用造成的絕緣油老化。充油類電氣設備絕大多數為金屬組合物，因此油中難免有金屬物質的存在，如銅、鐵等金屬都會作為催化劑加速絕緣油的老化。第六，設備造成的絕緣油老化。變壓器在設計制造中，采用的是小間隔，因此會造成變壓器局部過熱的現象，在這種溫度下，變壓器絕緣油也就會加速老化。設備的超負荷運行也可能造成變壓器內部的匝間絕緣擊穿、繞組短路等故障，進而加速絕緣油的老化。而在設備的維護過程中，由于充油類設備密封性不好，導致了漏氣、進水等情況，也都將加快絕緣油的老化。第七，電場造成的絕緣油老化。變壓器絕緣油在電場的作用下，將增大其吸附氧的能力，當絕緣油氧化后會產生大量的皂化物與沉淀物，形成惡性的循環，加劇變壓器絕緣油的老化。

三、變壓器絕緣油抗老化對策

（一）采用全密封的保護系統

為有效地防止絕緣油的老化，可對變壓器采用封閉式的儲油柜，進而實現對變壓器的全密封油保護。儲油柜是一種較好的防止絕緣油老化的設備，其全密封結構良好，有效地隔絕了外界的空氣，由于變壓器絕緣油無法與外界空氣接觸，吸收氧氣和水分，因此絕緣油中含氣量與含水量大大的減少，使變壓器絕緣油的老化情況也得到減緩。

（二）添加抗氧化劑，提高氧化安定性

氧是變壓器絕緣油老化的根本原因，為有效地提高變壓器絕緣油的氧化安定性，可在油中添加抗氧化劑，如T501等。T501原料為甲酚、異丁烯，是現階段使用較為廣泛的一種抗氧化劑，抗氧化的作用明顯。但抗氧化劑在抗氧化過程中會逐漸消耗，因此需要做好變壓器絕緣油的監督與維護，對抗氧化劑含量進行定期檢測，并及時補加。

（三）及時換油

變壓器實施現場停役，更換新油。換油通常有兩種方式，一是現場原地換油，二是變壓器內部徹底清洗后進行換油。現場原地換油耗時較短，通常僅需要4～5天即可完成，能夠減小因停機時間過長而影響現場生產、物流的平衡。但現場換油必須在天氣良好、濕度較低條件下進行，并且變壓器內部絕緣表面的油泥、殘留物也可能無法徹底去除，在換油后需要進行定期跟蹤檢測。另一種換油方式為對變壓器內部徹底清洗后進行換油，徹底清洗可將油泥、殘留物徹底去除，并保證新換油不發生不良氧化反應和老化等情況，但耗時較長，需要20天左右，并且檢修費較高，因此需要視情況選擇換油方法。

（四）強化變壓器絕緣油的監督與管理

首先，強化對變壓器絕緣油從制造、出廠、運輸和安裝整個過程的監督，防止雜質混入油中帶入變壓器，防止變壓器投運后短時間內發生絕緣油老化情況，減少變壓器故障的發生。

其次，在絕緣油的處理過程中，避免油溫過高，以低于75℃為最佳，并且處理時間應適宜，最好采用真空濾油進行脫氣。在變壓器運行中，絕緣油油面溫升應在55℃以下，進而減緩絕緣油的老化速度。此外，應嚴格按照規程要求對變壓器進行補油，絕緣油使用前應進行色譜分析試驗、混油試驗等常規性試驗，同時為確保油品的質量必須禁止不同油源、牌號絕緣油的混合使用。

結語

通過分析變壓器運行中絕緣油老化的原因，我們發現變壓器絕緣油發生老化的原因有很多，因此在其健康狀況的判斷過程中，應及時和準確，并針對性的制定出科學有效的解決措施，進而確保變壓器的安全穩定運行。

參考文獻

[1]郭亞麗．電力變壓器油紙絕緣老化分析及其機理研究[D]．重慶大學，2007．

中圖分類號：TM403

文獻標識碼：A