Tg δ Treatment of 500 kV Transformer Oil

ZHANG Qiu-jie
（Anshan Electric Power Supply Bureau of Liaonin Province,Anshan 114002,China)

Abstract:　Unsteady and increasing tg δ　of high voltage insulation oil has appeared many times in recent years in electric power system.Through probing into practical experiences,we have solved this problem of 500 kV transformer oil successfully within a very short period.
Key　words:　transformer;　tg δ;　insulating oil

　　超高压绝缘油介损问题，早在80年代初就被发现。东北电网500 kV网络刚刚投运时，董家变500 kV主变绝缘油就出现了一系列问题，主变油介损发生波动，由此引发了对不同厂家、不同品牌油进行组份分析、油与固体绝缘材料的相容性试验等，从油品中芳香烃含量的多少、放气性的高低及胶体物质等方面分析了超高压变压器油介损波动的原因，为此后有关油介损的研究工作奠定了一定的基础。但是由于有些工作尚未完成，介损增大的原因还没有得出准确的结论，没有找出有效的抑制方法，致使500 kV设备投运10多年来，董家变主变、王石变主变介损增大问题接连出现，这样对东北地区500 kV南部电网的安全运行造成了极大的威胁。

1　王石变500 kV主变运行情况
　　500kV王石变电所地处海城地区，4台250 MW单相变压器于1985年正式投入运行。在正常情况下，A、B、C三相主变投运，D相处于备用状态。运行15年来，A、D相主变用油的各项指标均处于合格范围之内，B、C两相主变油中一直含有乙炔。1998年4月24日，在对王石变500 kV主变进行简化试验时发现，A、B、C三相主变油介损都有升高，A相最为突出，其它两相分别超出或接近运行油介损标准。A、B、C三相值分别是：6．25％；2．87％；1．99％。将油样送上级单位复试，结果与我局的结论一致。

2　A相主变介损增大原因分析
2．1　油源问题
　　在东北电网运行的500 kV董家变、王石变、辽阳变三个变电所中，董家变、王石变选用的是沈变产品，所用45号绝缘油来自独山子炼油厂，而辽阳变选用的是西变产品，绝缘油来自新疆克拉马依炼油厂。从运行10余年的结果来看，辽阳500 kV主变用油从未发生过介损超标，而董家变和王石变电所主变用油就一直存在缺陷，如乙炔超标、介损增大，这是共性。
　　45号绝缘油采用新疆环烷系原油炼制而成，其切割馏份为280℃～340℃，采用康醛、白土深度精制后添0．5％左右的T501抗氧化剂。从化学性能来看，其抗氧化安定性较好，各项化学指标合格。在物理性能方面，由于切割馏份较低，因而油的组成中平均分子量较低，故45号油的比重、粘度、闪点等均在合格范围内，但总的数值偏低。又因其精制深度较深，是采用过度精制加抗氧化剂的工艺，因而油中芳香烃含量较低。从外观看油几乎是无色透明，因其粘度较低，溶解性较强，容易受污染，这是油介损容易增大的原因之一。对独山子炼油厂45号油进行析气性试验时结果是放气性的，放气性的油容易引起设备内部局部放电，尤其是500 kV超高压设备，王石变的B、C两台主变就是最好的说明。由此看来，介损的大小与油品来源密切相关。
2．2　油中胶体物质
　　一般来说，油中若是存在胶体物质，油介损的测试值与取样部位以及停放时间、测试温度有很大关系。停放时间越长，由于胶体物质下沉，底部介损就越大。我局曾在变压器的同一部位不同静止时间或同一时间不同部位(如放油阀、未得曼处以及底部)进行了取样测试，结果是停放时间越长，介损就越小；部位越低，介损越大。这一测试结论与胶体物质的特性吻合，因此可以判断A相500 kV主变油中有胶体物质存在。
2．3　油中微生物
　　油中含有微生物会造成油介损增大。我们将500 kV主变介损超标油样提供给辽宁大学生物系专家教授对油样进行微生物培植、研究。结果证明A相主变油中确有微生物存在。

3　处理介损超标的油
　　对A相500 kV主变油的处理共经历了以下5个阶段。
3．1　油静止阶段
　　A相500 kV主变是1998年4月24日发现油介损超标的，4月26日退出系统，停放、静止约一个月时间。在这期间共取样5次，结果见表1。

表1　静止期间油介损值

图1　用Al₂O₃处理油介损过程图

　　油从变压器本体出来，经过固定的白钢管路(可排除因胶管带入油中胶体杂质)进入纸板滤油机、真空滤油机，经Al₂O₃吸附罐，最后到油罐当中。为使变压器中所有各部位油都能得到充分处理，将本体中的油全部倒入油罐中，油在两罐之间进行反复过滤、吸附，在保证高温时油质不受影响的前提下，将油温加热至70℃左右，这样油介损就会比常温下表现得更加充分。因为，油介损的大小与油温成正比，这样可以加速处理效果。为了随时掌握处理效果，以便指导处理方式，适时地更换价格比较昂贵的Al₂O₃，从5月25日到7月5日之间，由油务测试人员定期取样并进行测试分析，具体数据见表2。

表2　用Al₂O₃处理期间油介损值

日期1998199819981998199819981998 　5．255．286．86．156．196．256．29 tgδ（％）5．15．718．305．783．085．325．88 　　对本阶段油处理分析如下：
　　（1）　介损波动较大，最高8．3％，最低3．08％；
　　（2）　从5月25日到6月29日，一个月期间内介损由5．1％到5．88％丝毫未见处理效果。故决定改变处理方式。
3．3　采用药粉滤油纸的处理阶段
　　药粉滤油纸是沈阳市铁西四达净油器材厂生产的产品(024-25628513）。该滤油纸形状及大小与普通滤油纸相同，所不同之处就是两张滤油纸合在一起，四周用缝纫机缉好，两张滤油纸中间有一层皱纹纸，皱纹纸内有丝棉，丝棉掺夹着白色粉沫。处理一台500 kV单相变压器54 t油大约需要1000张滤油纸。处理过程方框图如下：

图2　用药粉滤油纸处理油介损过程

　　使用药粉滤油纸，首先将药粉滤油纸放入烘箱内干燥约5 h，然后放入纸板滤油机当中使用，每次放32张，油温控制在70℃。开始时由于介损较大，杂质较多，每隔2 h更换一次药粉滤油纸，待54 t油全部过滤一遍后，进行第二遍过滤时，更换滤油纸的时间间隔可延长至3 h。随着过滤遍数的增多，换纸时间可逐渐延长，经过6～7遍的过滤后，可将换纸时间固定为8h／次。本次用药粉过滤处理54 t油介损共计10天，测试结果见表3。

表3　用药粉过滤纸处理期间的油介损值

日期199819981998199819981998 　7．67．77．97．127．137．17 tgδ（％）2．830．220．10．060．060．08 　　从7月6日至7月7日仅仅一天时间，介损由2．83％降至0．22%，已满足规程运行指标2%。考虑到500kV主变不易停电，油处理工作也很繁琐，因此，又经历了8天的巩固阶段，于7月16日停机，油处理工作结束。A相主变恢复备用状态。
3．4　处理后的观察阶段
　　由于首次使用药粉滤油纸，没有将A相主变立即投入系统运行，而是坚持跟踪测试(结果见表4)。表4　处理完毕跟踪测试油介损值 日期1998．7．211998．8．31998．8．181998．9．8 tgδ(％)0．12
（0．60未德曼)0．18
　0．16
（0．22未德曼)0．12
　 　　由表中数据可以看出油处理后介损稳定。
3．5　投入运行后
　　由于备用相D相主变投运后，发现介损亦在增长，运行5个月内，油介损由0．54％增加到3．55％，是原来的7倍，因此决定用刚刚处理完毕恢复正常的A相变压器替换D相，D相停运进行处理。
　　9月8日，A相主变潜油泵启动，油在运动状态中介损为0．24％，比静止状态略有增加。为慎重起见，当天又取样进行了复试，其结果为0．12％，基本正常。9月27日A相主变正式投运，截止到12月1日，已运行两月之久。这期间，每间隔半月取油样一次，其介损值一直在0．1％左右，基本处于稳定状态，没有回升迹象。目前，我们采用同样的处理方式，对D相主变的油介损进行处理，收到了很好的效果，介损已降至0．1％以下。

4　结论
　　（1）　利用药粉滤油纸处理大型变压器油介损，是目前最为有效的处理方式，其优点是时间短、见效快。从运行的2个月时间来看，油介损没有回升的趋势，很有推广价值。
　　（2）　在油的常规性试验项目中，介损的测试是在油老化产物甚微、用其它化学方法尚不能察觉时对油质分析检验最为灵敏的一种手段。
　　（3）　由于油介损产生变化的原因很多，药粉滤油纸是否对所有油介损变化都能有效，还需今后大量的实践去验证。

作者单位：辽宁省鞍山电业局，　辽宁　鞍山　114002