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浅析变压器油颗粒度及处理措施

  【摘要】对超高压变压器来说,油中固体颗粒对其绝缘强度的影响越显突出。混入油中的固体颗粒悬浮在油中并随油流流动,在高压电场作用下不断运动,聚集在场强较高处,容易因极化定向排列成杂质“小桥”,形成绝缘的薄弱环节,引起局部放电超标甚至造成绝缘击穿。对于超高压变压器生产制造企业来说,首先重视新油(指经真空滤油后,注入变压器油箱前的油)的清洁度,其次重视生产过程中产品清洁度的控制,如果产品清洁度控制不理想,注入油箱中合格的变压器油会被污染,造成油中颗粒度超过限值要求。分析杂质颗粒的来源、性质、数量、危害,对制定有效的控制和处理措施很有帮助,从而提高产品的可靠性。

  【关键词】超高压变压器 固体颗粒 控制措施 
  1 颗粒的来源与检测 
  混入油中的杂质颗粒主要是纤维、碳及金属杂质,其来源有以下三种途径: 
  (1)变压器油精制、装桶、运输过程中混入的杂质; 
  (2)变压器制造和装配过程中混入的杂质。如车间空气中粉尘对器身的污染、绝缘材料加工时因摩擦产生的碎末、导线换位焊接和引线焊接打磨脱落的金属粉末、紧固结构件因摩擦产生微小碎屑等; 
  (3)变压器运行过程中产生的杂质;油泵和分接开关触头等机械部件因磨损、腐蚀产生的金属杂质、绝缘材料热老化产生的杂质、内部放电牵扯固体绝缘材料产生的杂质等。 
  由此可见,颗粒杂质主要为纤维、碳化合物和金属杂质。 
  我公司采用激光颗粒计数仪对500kV超高压变压器用油进行油中颗粒度的检测。激光颗粒计数仪的原理是当油样以恒定的流速通过测试区时,被与油流方向垂直的狭窄激光束照射,油中颗粒使激光散射,光强发生变化,散射光通过透镜聚焦后由光敏二极管检测,光敏二极管产生的脉冲的幅值与颗粒直径相对应,脉冲数目代表着颗粒数。传感器主要在515μm1525μm2550μm50100μm以及大于100μm范围内对油中颗粒进行检测。每个油样测量3次,并取平均值。按照DL/T1096-2008 《变压器油中颗粒度限值》规定,500kV变压器油颗粒控制在:投运前(热油循环后)100mL油中大于5μm的颗粒数小于2000个。实践总结,注入油箱后油中杂质颗粒直径主要分布在50μm以下。 
  2 油中颗粒杂质的影响 
  2.1 降低油的击穿电压 
  纤维是极性介质并且易吸潮,很容易沿着电场方向极化定向而排列成小桥,使油隙在较低的工频电压下发生击穿。根据文献1模拟实验可知,油中水分基本接近的条件下,油中颗粒数增加,油的击穿电压下降。 
  2.2 引起油介质损耗因数tgδ%的增大 
  金属粒子本身为活性带电离子,有电导的倾向,在施加交流电压的条件下,金属离子能激活周围的烃分子产生游离基团,使这些基团在电场中做定向运动,从而使油介质损耗因数值升高。 
  2.3 降低内部绝缘件性能 
  随着油在变压器内部循环,时间久了,颗粒杂质会吸附在铁心表面,造成铁心绝缘电阻降低;还会吸附在纸板等绝缘材料表面,增加爬电或闪络的可能;金属颗粒甚至会与油中腐蚀性硫产生活性硫化物腐蚀匝绝缘引起匝间短路。 
  3 减少油中颗粒杂质控制措施 
  (1)对进厂油进行全面检测,除了检测油的击穿电压和介质损耗因数的同时,增加油中颗粒度的检测;注入变压器油箱之前,进行滤油工序。 
  (2)对生产过程中的关键过程和特殊工序的降尘量进行测量和控制; 
  铁心车间:铁心横剪区域和铁心叠装区域,降尘量≤15mg/m2d)。 
  绝缘车间:绝缘件刷胶粘合区域、绝缘件冷粘合区域及绝缘件存放区域。非机加工区域降尘量≤15mg/m2d),其中静电屏制作区域、层压纸板热压区域以及端圈粘合区域将降尘量≤10mg/m2d),且保证室内微正压。 
  线圈车间:绝缘件存放区域、线圈绕制区域及线圈套装区域,降尘量≤15mg/m2d)。 
  装配车间:绝缘件存放区域、半成品装配区域(器身套装及引线装配)和总装配区域,降尘量≤15mg/m2d),且保证室内微正压。 
  (3)提高工厂的工艺水平和操作人员操作水平,如引线装配时减少磷铜焊工艺,多使用冷压工艺;对人员经常进行培训并加强管理等。 
  4 油颗粒度超标处理措施 
  超高压变压器要求真空注油,油箱真空度要不大于133Pa,所以对油进行过滤处理的同时要保证真空度。我们采用真空滤油机来对油进行处理,因为真空滤油机有精过滤功能的同时也能保证真空度。 
  我们只考虑直径大于5μm的颗粒,因为极微小杂质颗粒对油电气性能影响不大[1]。真空滤油机标称油量12000L/h,粗过滤滤芯5μm,精过滤滤芯2.5μm 
  4.1 冷循环过滤 
  如果油颗粒度超限值不多,建议首先采用冷循环过滤。即关闭真空滤油机的所有加热器,变压器油的循环状态为上进、下出,起到冲洗器身的作用。真空滤油机的滤油速度控制在7t/h左右,对油箱内油进行1遍循环过滤后,从箱壁上的油样活门用净化瓶取油样,检测油颗粒度。 
  4.2 热循环过滤 
  330kV以上变压器真空注油工序完成后一般都会要求进行热油循环,变压器油的循环状态还是为上进、下出,启动真空泵和循环油泵,3分钟后启动加热器,将滤油机出口温度控制在5560℃,滤油速度不宜过快,控制在5t/h左右,每隔12小时取一次油样化验,根据检测结果来确定是否延长热油循环时间。 
  根据处理经验,对绝缘油反复进行2遍循环后,油的颗粒度指标满足要求。
日期:2018-9-29 阅读:934次
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