1、刍议 750kV 主变绝缘油中颗粒度指标的保证摘要：变压器油中的颗粒会对变压器的绝缘有较大的影响，因此特别是对于 750kV超高压主变来说，控制绝缘油中颗粒度是非常重要的。本文首先阐述了油中颗粒度导致变压器绝缘事故和我国变压器油中颗粒度现状，然后分析了颗粒度对变压器绝缘强度的影响，最后介绍了 750 kV主变压器油净化工艺和减少颗粒度影响的措施。 关键词：750kV 主变；绝缘油；颗粒度 中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号： 众所周知，杂质对变压器油电气性能的影响非常明显，大量的悬浮颗粒在电场作用下规则排列形成导电小桥，会显著降低油击穿电压。虽然目前主流变压器产品大多应用了表面
2、覆盖、隔板、多层油隙等绝缘结构，绝缘材料与电场梯度垂直，已可有效地降低颗粒聚集形成导电小桥的概率。但是，随着近年来变压器体积的缩小的趋势，越来越多紧凑的绝缘结构被应用，在狭小的油道中颗粒物聚集并且引起故障的概率又增大了。此外，颗粒杂质更可能引起局部放电或起催化作用导致油的劣化，进而影响变压器的安全运行。因此，在设备的制造、运行过程中采取措施有效控制油中颗粒污染显得非常重要。 1 油中颗粒度导致变压器绝缘事故 从我国电力用油标委会和最新的 GB/T 14542-2005运行变压器油维护管理导则中已经开始提出关于油的洁净度分析的问题。要建立一个变压器用油颗粒度项目的测试标准，需要有大量的变压器运行
3、和试验中颗粒度的数据。在运行或制造过程中，近年来有一定数量变压器的故障被证实是油品颗粒度含量较大引起的，这些事实使得各制造厂在对变压器油处理时不得不分外小心，对油品过滤控制更加严格。 下面的例子充分说明了颗粒度对变压器绝缘的影响： 在法国 1980-1990年间发生的 10起变压器故障被认为是变压器油中颗粒度过高造成的。所有这些 400kV变压器都装有倾斜套管，这种结构要求在套管下部油中有完好的屏蔽和绝缘。这些变压器投入运行不久，其中 3台发生故障，以后 18个月中又有 4台被击穿。所有击穿均发生在套管屏蔽和升高座之间。这种设计结构是不用怀疑的，因为采用同样设计的另外 20台产品，运行 20多
4、年未出现故障。也不可能把这些故障归咎于外部损坏，比如操作冲击电压、雷电冲击电压或外部短路，因为这些产品经修理更新注油后投运，到 1998年都未再发生放电故障。 2 我国变压器油中颗粒度现状 我国电力在近段时间的发展是有目共睹的。制造厂和电力安装水平都有了较大的提高，变压器的检修、维护也都达到很高的水平。国内多数电力变压器，特别是大型电力变压器产品，变压器油的颗粒度都处在比较好的水平。我国目前还没有详细的相关变压器油中颗粒度标准。1991年西安热工所建议的控制指标是：对 500kv变压器油中颗粒污染度要求在每 100ml油中大于 5m颗粒数不多于 20000个，而大于50m颗粒数不多于 200个
5、。也就是美国国家航空及宇宙航空标准NAS1638标准的 6级水平。目前，国际电工委员会 IEC29691修定方案中，提出每 100ml油中大于 15m颗粒数总数不多于 8500作为一项推荐标准。GB/T 14542-2005运行变压器油维护管理导则指出：油中洁净度的控制应按厂家规定进行，对于直流变设备要求油中洁净度达到 NAS 1级，其要求是非常严格的。 据有关文献报道：国外各大公司对颗粒度要求比较严格，日本要求100ml变压器油中大于 5m颗粒数不多于 1000个。一些欧洲国家制造厂要求 100ml变压器油中大于 5m颗粒数不多于 2000个。由此看出我国运行中变压器颗粒度的水平与国外相比差
6、距较大。需要我们加强检测和现场处理。 3 颗粒度对变压器绝缘强度的影响分析 3.1 颗粒度对不同绝缘结构会产生不同的影响 高电压产品易受损的部位主要是高压套管屏蔽处和高压引线处，它们受损后在油隙中就无绝缘覆盖，此时油中的颗粒会对变压器的绝缘产生较大影响。电力变压器的主绝缘低压绕组和高压绕组都有绝缘覆盖，此时颗粒会产生一定的影响，但影响程度要小得多，而且表现的击穿过程和无绝缘击穿不相同。颗粒如果沉积在绝缘材料表面也会对设备的绝缘强度产生影响。 3.2 颗粒种类不同对绝缘强度的影响不同 金属颗粒对变压器绝缘的影响要大于非金属颗粒的影响。但是金属颗粒污染引起变压器故障的事件未见报道，其中原因是因为大
7、金属颗粒沉积在箱底和绝缘表面，一般不会对绝缘产生较大影响，并且能及时发现予以处理。小金属颗粒含量少，即使存在也会被抗氧化剂吸附失去活性。油中存在的颗粒主要是非金属类杂质，其本身不会对变压器绝缘产生较大影响。但是据有关专家研究表明：如果水分和杂质(特别是纤维杂质)共同存在时，其对绝缘的影响会明显增加。所以油中颗粒度的检测要和含水量同时进行，以便于对绝缘性能进行综合分析。 3.3 颗粒度在不同类型电压下对绝缘强度影响不同 杂质颗粒在直流电压作用下更容易产生定向运动，形成导电桥路，由此分析，变压器油中杂质颗粒度对设备介电强度影响在直流电压下要比交流电压下大的多。所以我国对于直流变设备要求油中洁净度达
8、到NAS1级。 4750 kV 主变压器油净化工艺的探索 近年来，我国已有 750 kV变电所建成并投入运行。然而，按照目前国家电网公司制定的标准，对于变压器油中的一些指标要求，尤其是颗粒度指标尚未实现实质性的突破，从而使油的颗粒度均达到标准要求，这将影响到超高压变压器的长期安全运行。目前，对于超高压变压器绝缘油的净化工艺仍处于摸索阶段。 4.1750 kV 主变压器油净化设备特性的比较 板框式压滤机是油净化设备之一，它的净化原理是利用滤油纸吸收水分、过滤杂质。其构造简单、搬运方便，对于被水和尘埃等杂质污染的变压器油(电压等级较低)，经过多次循环过滤，通常能够达到使用要求。但该压滤机存在过滤不
9、彻底、对细微杂质去除效果不好的缺点，无法满足对颗粒度要求较高的超高压设备用油要求。 真空滤油机是另一种净化设备，它不仅能较彻底地去除油中的水分和气体，还能有效去除油中微粒杂质。其工艺流程为：待处理变压器油粗过滤精过滤加热油真空脱水脱气净油。粗过滤采用金属滤网和强磁铁，精过滤通常能过滤颗粒度为 1m的微小杂质。变压器油加热抽真空脱水脱气的原理是将油罐内的空气抽空，将加热的变压器油用喷淋的方法形成油雾，使油中的气体和水分逸出。油温控制在 65左右。这种方法脱水脱气效果比较好，能过滤出绝缘强度要求较高的油，是目前普遍采用的油净化处理方法。 4.2 使用 LY-150型板框式压滤机与真空滤油机相结合对
10、新油进行净化处理 LY-150 型板框压力式滤油机主要是利用衬夹在滤框与滤板之间的滤纸作为过滤介质，滤出油液中的杂质，同时利用滤纸对水的亲吸性滤除油液中的水分。特别适用于对油质污染较严重的油。使用此滤油机对主变新到的油进行过滤并保持滤油过程中频繁更换滤纸，直到再取样测试其颗粒度数值没有明显降低为止。如果与规范标准中的要求数据仍然相差较远，则应换用真空滤油机继续过滤 23d，取其油样进行化验，直到达到规范标准的要求为止。 4.3 板式滤油机与真空滤油机相结合对油进行净化处理的分析 真空滤油机的滤油精度虽然比板式滤油机高，但对于颗粒杂质较多的油，直接用真空滤油机来处理，对滤油机的滤芯损耗极大，从而
11、导致频繁更换滤芯，大大增加了滤油成本。为此，对于颗粒杂质污染较严重的油，可先采用板式滤油机处理 4872 h(视滤纸干净程度)，再用真空滤油机(“三美”真空滤油机，型号：VSD-6000)做进一步净化处理。 5 减少颗粒度影响的措施 5.1 变压器器身、铁心、油箱内壁等所用材料、胶、漆等与变压器油之间有可靠的相容性,长期运行后不会脱落、分解并影响油质。 5.2 变压器绝缘件制造、线圈绕制、器身装配等重要生产车间必须保证场地清洁。对于高压产品而言,应做到车间全封闭,最好能有保持正压的条件,减少浮尘对器身的污染。 5.3 对油箱、联管等部件,应在装配前做好内部清洁工作,在拆卸搬运时更应做好封闭保护
12、工作,防止其内表面的污染。安装前须对设备相关部件、管道等进行认真的油循环冲洗。 5.4 对于现场吊芯等检修工作,应在天气晴好无风的时候进行,器身暴露时间也应当严格控制,以防止受潮、避免污染。 5.5 新油注入设备前,必须采用真空滤油机真空注油工艺,经过滤油装置的净化处理后,油中杂质将能有效减少, 6 结语 变压器油中的颗粒会对变压器的绝缘有较大的影响，不同情况下其影响的方式和程度各不相同，而我国变压器油的颗粒度状况不容乐观，加强变压器油的颗粒度的检测，并根据检测结果及时进行处理是极其重要的日常维护工作。 参考文献 1祁炯. 浅谈油中颗粒度对变压器绝缘强度的影响J. 安徽电力. 2004(04) 2SD 313-89，油中颗粒度及尺寸分布测量方法。
