文档介绍：关于变压器油中水分、气体和杂质的在线处理
一,关于变压器中的水分
变压器绝缘系统是由绝缘纸和绝缘油所组成的,二者是不可分离的,水分对绝缘油的危害是十分严重的,油中水分会加速油的劣化,使其电气性能恶化,降低电气强度。含水量高的油可能降低甚至丧失延缓绝缘纸受潮的功能。当油纸水分平衡紊乱时,甚至可导致绝缘击穿。此外,油中水分还会使油的局部放电起始电压降低,局部放电强度增高。
1. 油的含水量高会丧失延缓固体绝缘受潮的功能
不仅绝缘纸是强吸湿性材料,绝缘油本身也是具有吸湿性的。有关绝缘油在不同空气湿度和温度下的吸湿情况以及绝缘油在温度为25℃的不同相对湿度下的吸湿特性。
正是因为绝缘油自身也吸湿,因此它不能防止绝缘纸受潮,只能延缓绝缘纸受潮。根据油纸水分平衡特性,当油中含水量很高时,其延缓绝缘纸受潮的功能也将完全丧失。也就是说,在变压器密封系统中,若油中含水量高,即使阻断了潮湿入侵的来源,也会因温度的降低,使油中迁移出部分水分而被绝缘纸吸收,使绝缘纸的含水量增加。变压器绝缘系统中,纤维绝缘的水危害远远大于油中水分的危害,因此,人们限制油中水分的实质是为了控制纤维绝缘材料受潮。
2. 水分对绝缘油电气特性的影响
油的含水量大于15uL/L后,其击穿电压随着含水量的增加下降极为迅速,这与油中含有固体杂质是有关的。因为工程油总会含有一定量的固体杂质,如果油未受潮,即使存在固体杂质,因为它的介电系数于油的介电系数相比大不了多少,难以形成小桥,故对油的击穿电压影响不大。当杂质有水分影响时,则击穿电压会明显降低。油的击穿电不仅随含水量和含杂质量的增加而降低,而且与所含固体杂质的性质有关。当水分和纤维杂质同时存在于油中时,对油纸绝缘系统的威胁是最大的。
3. 油纸水分平衡紊乱的危害
由于油纸水分平衡需在某一稳定的温度下,经较长时间才能实现,然而变压器运行温度大多是周期性变化的,因此往往很难达到真正的平衡状态。例如,当温度升高,水分从绝缘纸中迁出时,由于受到热动力和强油循环的影响,易于均匀分布在油中,导致纸中水分布呈内湿外干的状态;反之温度降低时,油中析出水分很难均匀进入纸的内层,从而使纸形成外湿内干的状态。如果这种状态发生在最不利的高电应力的区域内,则将是十分危险的。
水分在油和纸的动态平衡过程中,由于某些未被纸吸收的水分或因温度降低至接近油的浊点时,可能会形成悬浮状态的水滴附着于固体绝缘表面或油箱壁。由于水分的介电常数为81,远远高于油或纸的介电常数;因此,在油纸绝缘系统中,水分总是倾向在最危险的高电场区域聚集,特别是悬浮水更易于向高电场区域移动。显然在动态平衡过程中,若出现悬浮水滴,则将是十分有害的。
必须指出,即使达到平衡状态时,水分在油和纸中的分布一般也不可能是完全均匀的。在稳定的低温区的绝缘纸中含水量可能较高,如果这个低温区域恰在一个高电应力处,则可造成更大的危害。
综上分析,当油纸水分平衡紊乱时,不仅会导致绝缘的电气强度降低,严重的时候甚至会有绝缘击穿的危险。
此外,绝缘油含水量对油本身的劣化也起者加速作用。而且油中水分会使油的局部放电起始电压降低,局部放电强度增加。
由于现代绝缘油的管理水平和油净化处理技术的提高,人们完全可以使油中含水量降到很低的水平,例如达到10uL/L以下。因此,变压器维护中应尽可能降低油中水分,并加强油中含水量的监控和测量。
变压器在经过一定时间的稳定运行温度的状态下,油纸达到水分分配平衡时,可以通过油中含水量的测定值,利用油纸水分平衡特征曲线来评估绝缘纸中的含水量。这是一种间接评估固体绝缘含水量的方法,其优点是不需设备停电,也不增加任何试验操作即可进行评估,但其准备性主要决定于平衡状态的确定。
应用平衡特性曲线时应该慎重,首先必须了解影响油纸水分平衡的诸多因素。
变压器运行温度的影响。这是影响油纸水分平衡的关键,即使每天昼夜环境温度和周期性的负荷涨落也都可能造成影响,因此维持变压器运行温度的稳定对建立油纸水分平衡是十分重要的。
达到平衡需要很长的时间,有的甚至需要数月。但是,随着时间的延长,油纸水分的相对变化越来越小。
变压器密封状况和固体绝缘老化生成水分的影响。实际上没有绝对不受潮气入侵的密封设备,潮气入侵对平衡的影响是不言而喻的。从老化角度来分析,变压器一开始运行就会因为老化而生成水分,只不过在不同运行时间段分解生成水的速度不同而已。
变压器运行中比停止运行时达到平衡状态快些,因为运行时热动力和强迫油循环可以加速平衡,而停运时温度较低,建立油纸水分平衡更为困难。
新安装变压器的油纸水分易于建立平衡,因为新设备油纸均处于较干燥的状态。发电变压器比输电变压器油中含水量随季节变化的规律明显些,容易达到平衡