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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5～15μm、15～25μm、25～50μm、50～100μm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。 
动作不灵，跟踪性能差，平衡阀灵敏度降低，使得密封瓦氢侧油量增加，向发电机内大量进油。据调查，在国内运行的一百三十多台200MW汽轮发电机组中，都不同程度地存在着上述问题。

为了防止散装油品在卸收，输转，灌装，发运等过程中发生污染，应根据油品的不同性质，将各管线，油泵分组专用，不同性质的袖品，不要混用J洱混用时，要清扫管线余油，在管线低位置用真空泵抽取余油或用过滤后的压缩空气清扫，有条件的也可用蒸汽清扫，再用拟输送的油品冲洗几分钟，放出油头，并经检查确认清洁后方可使用。但须注意:。

而大机组的油膜厚度通过实测只有0.05mm左右，当机组启动或惰走时油膜会更薄，使得汽轮机组轴颈更易受润滑油中更多的微小颗粒的损伤。目前，某些电厂对油质的认识仍停留在小机组的水平上。案例维修缺陷某设备大修后未及时取样送检，数周后发现油变稀，液压泵磨损失效。经检验该油粘度过低（标称VG68的液压油粘度实测值仅12.53厘沲），闪点仅69℃（该粘度液压油闪点一般为170-230℃）。与现场沟通，原来大修时曾使用煤油冲洗系统，故障原因是煤油未清理干净，导致油品受污粘度下降所致。