变压器油电气性能的影响因素分析

变压器油电气性能的影响因素分析

发表时间：2019-08-06T09:13:48.767Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘晓颖

[导读] 摘要：变压器油的氧化安定性、电气性能和低温性能是它的的三大主要性能。

大唐新能源试验研究院内蒙古赤峰市 024005

摘要：变压器油的氧化安定性、电气性能和低温性能是它的的三大主要性能。随着炼油工艺的不断创新，HSE特性和信息载体性能近年来倍受研究人员的关注。文中结合相关研究，阐述了变压器油性能的主要影响因素，并提出了改善其性能的技术措施。

关键词：变压器油;耐压强度;油中含水量;油中含气量;油中杂质;温度;流速

1变压器油的性能影响因素

1.1氧化安定性

氧化安定性决定变压器油的使用寿命，是评价油品优劣的主要指标。组成是影响变压器油氧化安定性的决定性因素。变压器油的氧化通常是按自由基反应机理进行，不同烃类及硫、氮杂原子的氧化安定性不同。（1）烃类的氧化安定性优劣顺序是：直链烷烃>异构烷烃>少环环烷烃（无侧链的好于带侧链的）>单环芳烃>多环环烷烃和多环芳烃。多环环烷烃和稠环芳烃是高分子的极性物质，氧化安定性很不好。总芳烃含量太低或太高，油的氧化安定性都不好，适量的芳烃才能提高油的氧化安定性，因为单环芳烃本身是一种天然的抗氧剂，芳烃以溶解变压器油氧化产生的油泥，但含量太高则会溶解绝缘漆，使绝缘性能变差。（2）结构组成中的硫、氮等极性化合物历来被证明对基础油的氧化安定性有很大影响。一般认为，非腐蚀性硫化物能抑制油品的氧化，但腐蚀性硫会腐蚀设备产生铜离子，对油品氧化起催化作用，国家标准对腐蚀性硫有严格限制。组成是影响变压器油氧化安定性的主要原因，可以从3个方面提高其氧化安定性。（1）馏分油的选择。油品馏分较宽时含较多的多环芳烃使其抗氧化性能及对抗氧剂感受性变差，所以从生产一般变压器油来看，对馏分范围要求应该是在保证闪点合格的情况下，馏分不要太宽。（2）炼油工艺以及精制深度。研究表明：糠醛精制应有较深的精制深度，这是保证产品质量的关键；精制油的苯胺点应不低于75℃；白土补充精制不仅对酸值、油品颜色等影响较大，也可以提高氧化安定性。（3）抗氧剂。目前研究方向已从主抗氧剂转移到复合抗氧剂中，包括胺类和酚类抗氧剂的复合、复合胺类抗氧剂的开发、抗氧剂和金属减活剂的复配等，发现复合抗氧剂比单一的抗氧剂抗氧化效果更好，如T501能有效抑制铜及其离子对运行油品氧化的催化作用，但不能降低油品中铜离子含量，加入金属减活剂后能有效降低油品中的铜离子含量。

1.2电气性能

电气性能包括析气性、击穿电压和介质损耗因数。作为绝缘介质，电气性能是变压器油最重要的性能指标。（1）变压器油的析气性是指变压器油在承受足以引起通过气液交界中的气体相放电的电场强度作用时，由变压器油吸收或放出气体的现象。变压器油的析气性取决于它的组成和分子结构，饱和烃成分在高电压作用下，放出氢气等大量低分子气体，同时形成很多蜡，同样条件下芳烃成分能够吸氢，且析出很少的蜡。变压器油中芳烃含量大于16%时，变压器油呈吸气状态，但芳烃含量太高，会让绝缘性能和氧化安定性变差，因此不应片面追求高析气性指标。（2）电力行业对击穿电压的要求越来越高，影响击穿电压的因素有4个。水分、温度和杂质。温度通过改变水的溶解度和状态来影响油品的击穿电压，对未受潮油的击穿电压影响很小。充入变压器的油，不允许有悬浮水，更不允许有沉积水。含气量。含气量是变压器油的主要控制指标，直接影响超高压变压器的绝缘性能。运行中变压器油含气量最好不超过4%，3% 500kV变压器油含气量控制在0.5% 到3% 以内。环境湿度。在试验温度20℃下，考察了环境湿度对25号变压器油击穿电压的影响，结果表明当环境湿度在50%~60%时，环境湿度对变压器油击穿电压影响不大，当环境湿度达到70%时，空气中的水侵入油中，击穿电压明显降低。

（3）介质损耗因数介质损耗因数受极性化合物和离子化杂质的影响，即使微量的污染就能使这项数值增加几千倍，同时还受到变压器油精制深度的影响。

1.3低温性能

变压器油主要作用之一是散热冷却，要求其在运行温度下有较低的粘度。尤其在冬季的西北和东北，较低的低温粘度才能保证变压器油的正常运行。油品的低温流动性与正构烃（蜡）含量密切相关，据有关文献报道在油品中加入0.1%的石蜡，便可使油品的凝点上升约9~13℃，可见蜡对油品流动性的影响非常大。所以变压器油必须含蜡少才能具有良好的低温性能。环烷基油本身含蜡少，无须繁琐的脱蜡工艺就能生产低温性能良好的变压器油，从低温性能角度考虑，选择环烷基变压器油更合适。

1.4信息载体性能

（1）变压器油溶解气体的在线监测变压器中绝缘油和绝缘纸在热和电的作用下，会产生CO、CO2、H2和低分子烃类气体，正常运行时产生气体的速率非常缓慢，但设备内有潜伏性故障时，产气速率和产生气体的量都非常明显，主要受水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响。测定产气速率及用在线气相色谱检测这些气体分子的组成可判断设备内部故障及严重程度。（2）运行变压器油中糠醛含量的测定目前国内大型电力变压器的绝缘纸材料主要以木材纸浆为原料，其主要成分是纤维素。变压器在运行时受温度、水分、有机酸、杂质等的影响，绝缘纸逐渐老化和分解，产生小分子劣化产物，其中糠醛是特征产物，通过周期性取样检测变压器油中糠醛含量可监测绝缘纸老化程度。

1.5电场的均匀程度

改善电场的均匀程度可以明显提高优质变压器油的工频击穿电压。对于含有杂质的油在冲击电压作用下，杂质来不及形成“小桥”．改善电场的均匀程度可以提高油的耐压程度。油中的杂质在工频耐压作用下聚集和排列使电场产生畸变．击穿电压提高不明显。生产中的制造缺陷，如产品内有金属异物、气泡、引线屏蔽不良、导体和接地件有毛刺等，影响变压器电场均匀程度，造成产品局部放电、耐压击穿。采取以下措施，如增加铁芯屏蔽、引线屏蔽良好、油箱护管、线圈静电板、均压球等加大电极曲率半径的措施．可以改善变压器电场均匀程度，不但缩小了绝缘结构的绝缘距离。而且同时提高了产品质量。

1.6油的流动速度

变压器油流动时．与绝缘材料磨擦产生静电．流速越高．电压越高。油在变压器中流动产生带电的现象称为油流带电。油流带电可使变压器电场产生畸变。油流带电电压与试验电压叠加．当叠加后的电场强度超过绝缘材料的局部放电场强或者击穿场强时．将危害变压器的安全运行。油流速在0．5m／s时，油流带电所产生的局部放电脉冲开始出现。在变压器制造中，采用最高流速为0．33m／s。油流带电对超高压变压器影响更大。因此，变压器必须控制油流速度。加大油流通道的截面，降低流速。油流通道的绝缘件应倒圆角。对大容量、