近几年来,大型电力变压器在安装和运行过程中,多次发现变压器油介质损耗因数tgδ的异常现象,它不仅影响施工进度,造成人力和物力的浪费,而且也影响变压器的安全运行。所以是当前变压器的一个突出问题。本节将分析产生异常现象的原因,并指出处理方法。 一、异常现象 大型电力变压器在安装和运行过程中,出现的异常现象主要有: (1)变压器油介质损耗因数tgδ增大。例如,某台SFPZ7一120000/220型电力变压器,经现场验收合格后,于1993年9月28日投入运行。验收试验结果如表1-26所示。 表1-26 收验试验结果 绝缘电阻(Ω) 变压器油介质损耗因数 tgδ(90℃) 测量方式 1min 10min 极化指数 高压低压及地 5000 10000 2.0 0.38% 低压高压及地 5000 11000 2.2 变压器投入运行后,满负荷运行,油色谱跟踪试验一切正常,其中1994年6月7日变压器油的tgδ值为0.98%,也满足运行要求。1991年11月21日停电预防性试验时,发现变压器绝缘电阻下降,变压器的tgδ值高达9.77%,其试验结果如表1-27所示。 表1-27 预防性试验结果 绝缘电阻(Ω) 变压器油介质损耗因数 tgδ(90℃) 测量方式 1min 10min 极化指数 高压低压及地 1240 1350 1.09 9.77% 低压高压及地 2779 3390 1.22 (2)变压器油介质损耗因数tgδ值分散性大。例如,某台250MVA、500kV的单相自耦变压器,多次测量其油的介质损耗因数tgδ,测量结果分散性较大,如表1-28所示。 表1-28 250MVA、500kV主变压器的油介质损耗因数tgδ测量结果 油样号 第一次测量 第二次测量 电容量 (pF) tgδ (%) 加温时间 (min) 温度 (℃) 电容量 (pF) tgδ (%) 加温时间 (min) 温度 (℃) 1 131.7 2,44 34 90 133.6 2.17 40 90 131.9 1.21 55 90 133.6 1.46 55 90 132.1 0.70 97 90 133.4 0.75 95 90 _ _ _ _ 133.6 0.51 135 90 2 132.6 1.98 28 90 133.6 1.63 35 90 133.6 1.19 40 90 _ _ _ _ 3 133.7 1.97 27 90 133.5 1.89 34 90 4 133.7 1.98 26 70 133.5 2.81 14 90 133.7 2.21 45 80 133.4 2.30 24 132.4 1.74 60 90 133.4 1.89 29 90 再加,某500kV电力变压器,避光取抽样,测得油的tgδ值为4.85%,不避光取油样,测得油的tgδ值则为0.14%。 对同一油样,避光取出之后,及时测试时,tgδ值较高,存放一段时间或者加温、加压测过一次tgδ后,再进行测量时,其tgδ值明显减小。例如,某500kV电力变压器,进光取油样曾测得油的tgδ为1.63%,放置17h后再进行测量,测得油的tgδ值则为0.272%。若光和时间同时作用,油样的tgδ将大大降低,如表1-29所示。 表1-29光和时间同时作用对油tgδ值的影 见光放置无数 电a(%)(70℃) 油样A 抽样B 抽样C 油样D 1 4.7 1.4 0.574 0.59 6 0.24 0.25 0.35 0.32 1 4.91 1.95 0.93 0.86 8 0.89 0.10 0.11 0.07 1 6.04 1.4 0.59 0.575 6 _ _ 0.14 0.64 8 0.34 0.10 0.11 0.08 (3)变压器油介质损耗因数tgδ值超标、分层。例如,某合90MVA、220kV电力变压器,由于在安装过程中多次放油,使变压器绕组表面受潮,引起整体绝缘性能下降。因此对该变压器进行真空热油循环干燥处理。在处理过程中,当热油循环的油温上升到30℃以上时,变压器油的介质损耗因数tgδ明显上升,油温升到80~85 ℃时,油的tgδ达到规范规定值的10倍以上,而且油箱上部油的tgδ大(静放时为15.146%),油箱下部油的tgδ小(静放时为0.102%)。再如,某合90MVA、220kV电力变压器,在上部和下部分别取油样,测得的tgδ值上部为5.20%,下都为8.63%。
产生异常现象的原因 1.油中侵入溶胶杂质 变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质,注油后使油受到一定的污染;在进行热油循环干燥过程中,循环回路、储油罐内不洁净或储油罐内有被污染的残油,都能使循环油受到污染,导致油中再次侵入溶胶杂质。 溶胶具有以下特性: (l)粒子能通过滤纸,扩散极慢;普通显微镜下看不见。 (2)粒子与介质之间有分界面,各成一相,并持有足够大的界面自由能。由于界面自由能有一个自发的减少过程,所以势必引起粒子自动聚结,粒子自动合并,由小变大,当粒子直径大10-7m时,体系即转变为粗分散系(通常把一种物质细分成或大或小的粒子,分散在另一种物质中所形成的体系)。所以溶胶在热力学上是处于非平衡的不稳定状态。 (3)溶胶具有一定的动力稳定性,即胶粒处于不断的运动状态,不能从分散质中分离出来。分散度越大,粒子越小,动力稳定性越大;分散相和分散介质密度差越小,动力稳定性也越大。实际上胶粒有一个沉降平衡过程,即粒子因重力而沉降,使容器底层浓度加大,而粒子的扩散是使全部浓度趋于一致,当这两个过程所起的作用相等时,分散体系在各水平面上的浓度,保持某一固定数值。
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