变压器油中铜离子含量对绝缘性能影响的分析与处理

行业应用与交流《自动化技术与应用〉〉2019年第38卷第1期

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变压器油中铜离子含量对绝缘性能影响的分析与处理

杨伟超，董家读，张峰

（佛山供电局，广东佛山528000）

摘要：分析了一起110kV变压器绝缘下降的原因。通过对变压器油的化验结果分析，并与类似故障的统计比较，发现油中铜离子含量偏高是变压器绝缘下降的根本原因。针对分析结果，提出了处理措施，试验结果验证了处理措施的有效性。

关键词：变压器油；绝缘下降；铜离子

中图分类号:TM855文献标识码：A文章编号:1003-7241（2019）01-0121-03

Insulation and Treatment of Copper Ions in Transformer Oil

YANG Wei-chao,DONG Jia-du,ZHANG Feng

(Foshan Power Supply Bureau,Foshan528000China)

Abstract:The reason of1lOkV transformer9s insulation deterioration is analysised in this pape匚The transformer9s oil is tested and analogy fault is compared,then the reason of insulation deterioration-copper ion bigger is discovered.The ameliorate way has been proposed also and the analysis?correctness is validated on test result.

Key words:transformer oil;insulation resistance;copper ion

1引言

目前，大型变压器主要用变压器油作为绝缘介质，其好处主要是（1）大幅度提高了电气绝缘强度，缩短了绝缘距离，减小了设备体积；（2）提高了变压器的散热效果，减轻了设备重量；（3）降低了内部组件的氧化程度，延长了使用寿命。高质量的变压器油是从石油中提炼制取的中性怪类分子的混合物，是非极性分子结构，理化性能稳定，电气性能佳。然而，纯正的品质也造成变压器油在运输、储存及运行过程中，经常会由于各种原因而受到污染。一般工程中使用的变压器油总是或多或少含有水分、树脂、酸和其他杂质等，造成变压器油性能的下降in。本文分析了一起变压器油因受到污染而造成绝缘电阻下降的原因，并介绍了处理方法。

2缺陷概述

2015年,广东某110RV变压器试验时发现绝缘下降，其历次试验的数据如表1所示。

从表1可以看出，该变压器交接试验和投运后的第一次试验绝缘正常，但随后绝缘发生大幅下降，伴随着油介损超标，达到1.15%。比较第2次和第3次的结果

收稿日期：2016-10-25可以看岀，该变压器的绝缘并不是一直下降，而是下降到一定程度后保持稳定。试验规程规定，当变压器前后两次绝缘试验相差超过30%就可认为异常，因此，该变压器可能存在缺陷。

表1变压器历次试验数据（MQ）

注：上表比值均为与前一次的比较

项目

变高-变低及地变低-变高及地

15S比值15S比值

交接试验46100100%31800100%

投第1次63700138%54200170%

运第2次2900 4.6%3200 5.9%

后第3次247085%197061.6%

3原因分析

该缺陷上报后，广东电网又陆续收到了其他地区出现类似情况，仅某地区供电局就存在io台变压器存在绝缘电阻下降，油介损偏高的问题。

经分析发现，所有异常的变压器均出自同一厂家。于是，广东电网在全网开展了对该厂的变压器普查，经追溯确认，发现异常的变压器存在以下共同点：

1、所有变压器出厂试验、交接试验绝缘电阻均正常；

2、异常的变压器大部分为2010-2011年生产,2011

Techniques of Automation&Applications1121

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年投运；

3,对所涉变压器进行油中腐蚀性硫化验，结果正常；

4,除以上绕组绝缘电阻异常下降、油介损上升外，未见其他异常；

5,所有异常的变压器均采用克拉玛依环烷基油。3.1绕组绝缘电阻下降的直接原因是变压器油体积电阻率下降

变压器绕组的绝缘包括本体的绝缘和油的绝缘。关于变压器绕组绝缘电阻测量值的一般经验是：

(1)变压器干燥情况良好时，绕组绝缘电阻较高，变压器油的体积电阻率下降会对绕组绝缘电阻造成显著影响；

(2)变压器干燥情况不良时，绕组绝缘电阻较低，变压器油的体积电阻率下降对绕组绝缘电阻造成的影响较小；

对绕组绝缘异常的变压器进行分析，发现存在以下共性：

(1)出厂试验和现场交接试验绕组绝缘电阻均较高(10GC以上)；

(2)高压、低压绕组同时整体绝缘电阻下降，但油中微水含量未见异常；

(3)根据运行情况的温度排查，也可以排除绕组老化引起的绝缘受损；

由于变压器油中微水含量正常，绕组老化引起绝缘受损的情况也可以排除，说明变压器干燥情况良好。因此，本文所述变压器符合第一种情况，即变压器干燥情况良好时，变压器油的体积电阻率下降会对绕组绝缘电阻造成显著影响。观察异常主变的油介损、油体积电阻率、绝缘电阻数据，存在很强的相关性。试验发现，部分排油和换油处理后异常主变的绝缘电阻得到恢复。因此，绕组绝缘电阻下降的直接原因是变压器油体积电阻率下降。

3.2油体积电阻下降的原因是油中铜离子含量异常偏高

变压器油在运行的过程中，不可避免地要和金属器具接触，因此油中经常含有微量的铜、铁等元素。铜及其离子对变压器油的介损有显著的影响。于是，根据以往经验，对异常的变压器进行了油中腐蚀性硫化验和铜离子普查，结果见表2。

表2铜离子含量普查结果

含量(mg/kg)台数正常经验值

小于0.113

0.「0.554

小于0.02

0.5、1.014

大于1.03

从普查结果来看，油中腐蚀性硫化验无发现异常，而铜离子含量确有明显的异常，全部异常主变油中铜离122|Techniques of Automation&Applications 子含量均大大高于正常经验值。

把同编号的油的介损值和铜离子分别绘制成图，见

油晶序号

图2同编号序列油中铜离子含量变化情况

分析图1和图2发现，油介损值与油中铜离子含量呈现显著相关性。油介损高的变压器其铜离子含量也高，而油介损低的变压器其铜离子含量也偏小。

统计全部产品油介损、铜离子含量分布图，见图3、图4所示。

从图3可以看出，全部产品油介损、铜离子含量分布图存在相似性，此相似性显示油介损与油中铜离子含量存在强相关性。

为进一步查找异常原因，抽取了部分其他公司同类型变压器的油进行铜离子含量对比。结果表明，与其它公司产品相比，异常主变的铜离子含量普遍偏高。目前异常变压器铜离子含量普遍在0.3~0.5PPm范围，少量超过l.OPPm，比一般经验值偏高。按相关资料，当前这种铜离子含量已足以导致“绝缘电阻下降、油介损值升高”的现象。结合换油处理后的变压器绝缘得到恢复的情况，因此，本次绕组绝缘电阻异常降低的原因就是由油中铜离子含量偏高引起的「役

3.3铜离子引起介损偏大的原因分析

铜等金属离子本身作为活性带电离子，有电泳电导的倾向，在施加电压的条件下，它们能激活周围的桂分子产生游离基团，使这些基团在电场中作定向运动，

从