摘要：随着人们生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，针对部分采用石蜡基油的老旧变压器检修后油介质损耗异常升高，且采用真空滤油方法无法处理的问题，对变压器油介质损耗异常的原因进行了理论分析，并对污染油进行了油质分析。分析结果表明，变压器油中含有可溶性极性物质，且经热油循环后因油温升高导致可溶性极性物质的溶解能力增强，油介损值增大。根据原因分析，提出了采用油再生技术现场处理变压器油介损超标的方法，该方法在实践中得到了检验，证明了其有效性。
关键词：变压器；油介质损耗；油再生
引言
变压器油介质损耗因数主要反映油中泄漏电流引起的功率损失，对变压器油的劣化与污染程度很敏感。当变压器油介质损耗因数升高到一定程度时，会引起变压器绝缘性能下降，影响变压器安全运行。影响油介损的因素较多，主要影响因素有：①电压频率。当电压频率过高时，则因电极的二次效应和试样放电，会造成测试结果的重复性明显增大。②温度。介质损耗因数值会随试样加热及恒温时间不同而变化。③金属杂质。试样中含有微量可电离的杂质或胶体颗粒对介质损耗因数影响很大，因此，测量液体的介电特性对发现电离杂质很有价值。④水分。变压器油中含有较多水分、介损仪电极未洗净或没有被烘干等原因，都会使测试结果出现偏差。⑤样品存放时间较长。样品贮藏期间，长期暴露在强光下也会导致样品变质，使测试值增大。⑥微生物细菌影响。主要是在制造、安装和大修环节中侵入蚊虫、苍蝇及细菌类造成的。而且这些微小虫类、霉菌类、细菌类等大多生活在胶体特性都带有电荷，同样在电场作用下产生电泳现象，使油的电导增大，从而导致油的介损值增大。
1变压器油介损概述
在交变电场作用下，变压器油会产生一定的极化损失和电导损失，统称为油的介质损耗，简称为油介损。油介损可以通过测量介质损耗因数，即介质损失角的正切值来表示，可准确灵活地反映出变压器绝缘性的好坏，以及在电场、氧化和高温等的作用下变压器油的老化程度，反映出油中极性杂质以及带电胶体的污染程度。变压器油在变压器长期运行下，受到复杂运行环境因素以及氧化、温度等因素的影响，会出现不同程度的污染，这时可通过油介质损耗因素进行试验分析，准确反映变压器油的运行情况。
2原因分析
根据大修前后试验数据对比情况，该变压器主要存在大修后油介损值和绕组介损值偏大的问题，经过多次过滤处理后，油介损未有明显下降。变压器油介损tgδ可用下式表示：tgδ=1.8×1012γ/εf（1）其中：γ=Ae-Φ/kT（2）式中：γ为变压器油电导率；ε为介电常数；f为电场频率；A为常数，与液体性质有关；T为绝对温度；Φ为电导活化性能；k为玻尔兹曼常数。由式（1）、式（2）可看出，变压器油的介损主要与电导率有关，而影响电导率的外界因素为油中杂质和温度。变压器运行一段时间后，由于受潮、固体绝缘材料脱落、油箱焊接物脱落，以及油本身的化学变化，变压器油中会产生有机酸或蜡状物等杂质。在电场的作用下，这些杂质解离为离子，使得电导率大大增加。取站内另一台运行年限、负荷情况相似的在运变压器油作为对照油样，对该大修变压器油中与对照油样中的6种金属元素进行检测、比对,该大修变压器油中6种金属元素含量无异常，均低于对照油样的测试值，铁、铬两种元素的含量低于试剂空白值。对真空滤油机的滤芯进行外观检查，所使用的新、旧滤芯表面基本干净，未发现异常污染现象。对2只旧滤芯表层纤维进行取样，用酸浸泡16h后，对浸泡液进行灰化，用硝酸溶解、定容后测试金属元素含量。由表2中的测试结果可知，2只旧滤芯表层的6种金属元素含量低于500μg/g，未发现滤芯表层有金属颗粒残留。
从此次检修情况来看，油中水分、糠醛含量满足规程要求，可排除油中水分超标或老化的问题。另外，通过对变压器油中及滤芯中的金属元素分析，可知油中并未掺杂有强导电的金属离子。因此，结合变压器吊罩情况及真空滤油过程出现的问题，推断该变压器油中含有微米级可溶性的极性物质，这些极性物质可穿过真空滤油机的滤芯，导致变压器油介损值偏大，且在热油循环过程中因不同阶段的温度不同，变压器油对这些物质的溶解能力不同，进而使得油介损值呈现极不稳定的状态。更严重的是，经过多次热油循环，打破了污染物在变压器内部相对平衡的分布状态，污染了变压器器身，使得绕组泄露电流增大，绕组的介损值偏大。
3正交试验方案的设计
试验选取温度、金属杂质、水分三个影响因素。称取100g变压器油，温度选定80℃、90℃、100℃3个水平，这是根据变压器的运行温度决定的。金属杂质选定Fe粉、Al粉和铜粉3种，加入量都为0.25g，在变压器油中分别加入0.5mL，1.5mL和2.5mL水。选定用L9(34)正交表，通过极差分析和方差分析，定性判断影响油品介质损耗因数增高的主次因素。试验结果与分析采用极差分析和方差分析方法分析试验结果：根据水平极差R的大小，可以判断影响试验指标的主要因素和次要因素。其中某一因素的极差值R＝(Kmax－Kmin)，K为试验指标。极差R值越大，说明该因素在该试验中水平变化对指标影响越大，以此判断温度、水分和金属杂质三因素中，哪种因素对变压器油的介质损耗因数的影响最大。极差法分析根据试验的结果，分析各因素对介质损耗因数的影响。1）温度80℃的总介质损耗因数：T80℃＝0.0180490℃的总介质损耗因数：T90℃＝0.02045100℃的总介质损耗因数：T100℃＝0.02169将上总介质损耗因数取平均值，分别得到：x80℃＝T80℃/3＝0.00601x90℃＝T90℃/3＝0.00681x100℃＝T100℃/3＝0.00723可见，100℃的介质损耗因数平均值最大，80℃的介质损耗因数平均值最小，极差R温度＝0.00122。2）水分水分为0.5mL的总介质损耗因数是：T0.5mL＝0.0203。水分为1.5mL的总介质损耗因数是：T1.5mL＝0.0208。水分为2.5mL的总介质损耗因数是：T2.5mL＝0.025。将上述总介质损耗因数取平均值，分别得到：x0.5mL＝T0.5mL/3＝0.00676x2.5mL＝T2.5mL/3＝0.00833x1.5mL＝T1.5mL/3＝0.00696可见，水分为2.5mL的总介质损耗因数最大，水分为0.5mL的总介质损耗因数最小，极差R＝0.00157。3）金属杂质Fe总介质损耗因数：TFe＝0.01893。Al的总介质损耗因数：TAl＝0.02122。Cu的总介质损耗因数：TCu＝0.02603。将上总介质损耗因数取平均值，分别得到：xFe＝TFe/3＝0.00631xCu＝TCu/3＝0.00707TAl＝TAl/3＝0.00868可见，Al的介质损耗因数平均值最大，Fe的介质损耗因数平均值最小，极差R金属杂质＝0.00237。影响变压器油介质损耗因数升高的主要因素是金属杂质，其次是水分，温度影响最小。
结语
综上所述，各种杂质均会影响变压器油介损，在生产、安装等各个过程要防止杂质混入变压器油中。当变压器油介损值升高后，应使用真空过滤法、吸附过滤法、带吸附剂的吸附滤板法等方法使变压器油介损值恢复到合格范围。
参考文献
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