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变压器油质劣化问题分析及处理

2008-10-21    中国润滑油信息网  
  近年来,变压器油质劣化引起变压器绝缘介质损失角正切(以下简称介质损耗)上升情况时有发生,由于没有引起足够的重视,以致主变的介质损耗逐年增大,直至超过《电气设备预防性试验规程》中的规定值,2002年发生的一例较为典型。

  1 问题的发现

  南京市雨花变电站1号主变压器是合肥ABB变压器公司制造,1998年3月出厂,1998年6月投入运行。该主变压器额定电压为220/110/10 kV,额定容量为120 000 kVA,接线组别YN、ao、d11。

  2002年5月29日,南京供电公司对该变压器进行周期预防性试验时,发现主变本体介质损耗大幅度上升。试验时,天气晴,环境温度28 ℃,上层油温42 ℃,湿度65%。部分试验数据见表1。

  试验前主变压器运行正常,无渗漏。但根据表1中数据表明介质损耗大幅上升,且严重超标,为找出问题所在,又对变压器其他部位进行了介质损耗试验,并查出该变压器历年的试验数据,具体数据见表3及表4。

  表1 1号主变压器部分试验数据

  
绝缘电阻/M
(R60/R15)
吸收比
介质损耗/%
(tgδ)
电容量/pF
(Cx)
高压-低压及地
650/535
1.21
2.200
13068
低压高压及地
540/370
1.41
3.104
17211


  表2 绝缘油的色谱试验结果(×10-6)

  氢 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 总烃 一氧化碳 二氧化碳

  15 5.1 0.2 0.7 0 6.0 682 562

  注:油中含水量为17×10-6;油介质损耗(90 ℃)为1%

 

  表3 变压器其他部位介质损耗试验数据

项目
tgδ(%)
Cx(pF)
高压-低压
3.468
6868
高压-
0.633
6118.2
高低压-
2.022
6576
低压-
2.851
10346
低压-高压
3.490
6868
低压-铁心
3.162
7405
低压-铁心及夹件
2.950
9808
低压-
0.486
526.20

 

  表4 历年试验数据

      本体温度  本体介质损耗 /%(折算到20)     电容量 /pF
()       高压-     低压-        高压-     低压-
低压及地  高压及地     低压及地  高压及地
 1998-04-30   28        0.310     0.300        12 750    16 371
1999-05-25   36        0.360     0.430        12 750    16 779
2000-05-24   58        0.529     0.624        12 923    17 531

 

2002-05-29   42        1.230     1.740        13 068    17 211

  根据表4中数据分析,发现介质损耗逐年增大。

  2 原因分析

  2002年5月29日的预防性试验数据显示,该变压器的介质损耗已严重超标,不能投入运行。为慎重起见,2002年5月30日对部分试验项目进行了复试,并增加了一些试验项目,以进一步判断,试验数据见表5及表6。试验时天气晴,本体温度36 ℃。

  对试验数据进行分析,其结果为以下几方面。

  (1) 变压器无渗漏且油中含水量不高,为17×10-6(见表2);较容易积累水分的铁心对地部位,介质损耗值较低为0.883%,见表6。

  表5 复试试验绝缘电阻及吸收比

               绝缘电阻/MΩ(R60/R15)       吸收比
 
低压-高压及地           550/360               1.53
高压-低压及地           725/535               1.35
铁心-                 480/290               1.66
夹件-                 535/374               1.43

  (2) 变压器内部涉及纸绝缘多的部位,介质损耗值高,例如高压和低压绕组之间的部位为2.682%(见表6)。

  表6 复试试验介质损耗及电容量

                      介质损耗/% (tgδ)  电容量/pF (Cx)
低压-高压及地(低压套管屏蔽)         2.456        17 086
低压-高压                           2.700         6 722
低压-铁心(其他接地)                 2.507         7 376
低压-夹件(其他接地)                 1.976         2 402.4
高压-夹件(其他接地)                 0.684          674
高压-铁心(其他接地)                 1.206         608.48
高压低压及地                        1.657         13 039
高压-低压                           2.682         6 806

 

夹件及铁心-(高低压屏蔽)           0.883         7 412.9

  涉及以油为主绝缘的部位,介质损耗值低,例如高压绕组与油箱壁介质损耗值为0.633(见表3)。铁心对地之间的部位介质损耗值为0.883%(见表6)。因此,纸绝缘的介质损耗上升是主要倾向。

  (3) 该变压器油产于大连,因工艺原因曾发生多次油质劣化而导致介质损耗上升的问题。这种因变压器油劣化,杂质进入纸绝缘,而导致纸绝缘介质损耗上升的缺陷,已在国内多处变压器和互感器中发生。而且,杂质是变压器油本身劣化而产生,该杂质进入纸纤维,造成纸绝缘介质损耗上升,该劣化油的分子链不稳定,受光线照射后,其介质损耗值会迅速下降,因此会出现设备整体的介质损耗值大,劣化源(变压器油)现场测试介质损耗值反而小的现象。

  3 处理过程

  由于该变压器油已劣化,并进入纸绝缘,因此必须全部更换。采用新油循环对器身淋真空,以尽量置换纸绝缘中的劣化油。

  首先放尽劣化的变压器油,热油循环淋分别用流量6 000 L和4 000 L真空滤油机各一台(加热功率144 kW),用两根淋管通过自制的法兰进入主变压器固定在线圈上部。用了4 t新的尼纳斯油加温对变压器的器身自上而下进行循环淋。

  热油淋时进、出油口的温度分别为90 ℃和75 ℃,本体温度表显示温度为62 ℃,本体的真空度为-0.025 MPa,。持续12 h,停止热油淋,本体抽真空,真空度为-0.1 MPa,8 h后用高纯空气破真空至常压(或-0.025 Mpa),时间为2 h,如此为一个循环。

  2个循环后做一次介质损耗试验,共进行了8个循环,做了4次试验,数据见表7。

  表7 2002年6月介质损耗试验数据
日期
本体温度()
本体介质损耗(%
电容量(pF)
实测绝缘电阻
(R60/R15)
 (实测值)
折算到200 
H-LE
L-HE
H-L.E
L-HE
H-LE
L-HE
H-LE
L-HE
63(抽油后)
33
1.659
2.108
1.180
1.498
9 260.1
10939
6950/3800
5900/2500
65(2次循环)
44
2.312
2.533
1.230
1.350
9283.1
10986
5200/3280
5300/2840
67(4次循环)
44
1.353
1.199
0.721
0.639
9322.4
10863
8250/4920
9600/4720
69(6次循环)
42
0.863
0.623
0.484
0.350
9289.5
10814
4320/3380
11300/5750
610(8次循环)
44
0.728
0.546
0.388
0.291
9238.1
10823
3180/2800
9550/6000
612(注入新油后)
40
0.349
0.273
0.207
0.162
13097
17240
10300/7300
11000/8350
  热油淋循环用了9天时间,将用于热循环的变压器油全部抽出,换为新的尼纳斯油。从表7中的试验结果分析,介质损耗值明显降低,效果较好。

  4 结束语

  本省已有4台220 kV变压器出现油质劣化问题,

  对于已确认或怀疑是采用大连产变压器油的变压器,应特别注意绕组介质损耗的上升和绝缘电阻的下降趋势,并区别是进水受潮还是油值劣化。本文所列举的降低变压器纸绝缘介质损耗的方法,比较成功,可供有关单位参考。

来源:中国润滑油信息网

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