1.影響變壓器電氣性能的各種因素分析水分在變壓器油中以3種形式存在:沉積、溶解和結(jié)合。油中含水量越小,工頻擊穿電壓越高。當含水量大于200x 10-6時擊穿電壓不變,因為此時多余水沉于油的底部,不會影響油試驗時的擊穿電壓值。
10-6時,含水量超過飽和溶解量,水沉積到底部,油的耐壓值與飽和溶解量時的耐壓值一樣。油中含水量對油的介損指標(tgS)及固體絕緣電性能的影響也很大,隨著含水量增大,tgS值迅速上升。水分增加,油浸紙擊穿電壓值呈曲線迅速下降,當含水量為3%時,其耐電強度約下降10%.對于500kV變壓器出廠時絕緣紙含水量控制在0.5%以下。
在一般情況下,變壓器運行時,油溫升高,油中含水量增加而紙中含水量降低,即紙中含水向油中擴散;運行溫度降低,擴散方向相反。
因此,較高油溫的變壓器在低溫環(huán)境下退出運行時或當油含水量過高退出運行時,油的含水部分向紙中擴散,另外,由于油溫降低,油中含水量大于飽和溶解量,多余的水分會從油中析出而沉于油箱底或者沉在冷卻器底部。當變壓器重新投入運行時,冷卻器底部的水會由油泵導(dǎo)入變壓器線圈,同時水向變壓器的高場強區(qū)移動,造成潛在危險。
這種情況必須引起變壓器運行部門注意,對油的含水量必須控制在符合要求的數(shù)值之內(nèi)。
降低油的含水量對提高變壓器運行安全及減緩油老化有重要作用。為了降低油的含水量,可以采取對油進行真空加熱法處理,油溫加熱到60~70弋,抽高真空,將油中的含水量降下來。
純凈油的擊穿場強很高,當油中存在雜質(zhì)和水分時,油的擊穿電壓明顯下降。變壓器中有大量的絕緣材料,而油中含有纖維雜質(zhì),其中含有水分的纖維更易導(dǎo)電。介電系數(shù)大,容易沿電場方向排列成雜質(zhì)小橋。沿小橋的泄漏電流大,發(fā)熱多,易引起水分汽化,從而使氣泡擴大,擊穿就會在這些小橋和氣泡中發(fā)生。電場越均勻,雜質(zhì)對擊穿電壓的影響越大,擊穿電壓的分散性也越大。在不均勻電場中,雜質(zhì)對耐壓及沖擊電壓的影響較小,這是因為場強******處發(fā)生局部放電時,油發(fā)生擾動致使雜質(zhì)不易形成小橋,同時,在沖擊電壓的瞬時作用下,雜質(zhì)還來不及形成小橋。
油中懸浮顆粒在工頻電壓作用下對其絕緣強度的影響與顆粒的數(shù)量、大小、性質(zhì)有關(guān)。
2種加壓方法:(1)以10kV/s的速度平滑加壓;(2)分級加壓,在1min內(nèi)從65%預(yù)計擊穿電壓開始以每級為3%的預(yù)計擊穿電壓值升壓。2種施加電壓方法都顯示出隨顆粒量的增加,其絕緣強度逐漸降低。由于承受電壓的時間較長,分級加壓比平滑加壓更嚴重。2種加壓方法試驗結(jié)果之差估計約為15%.目前,采用濾油機來處理油中雜質(zhì)。對于500kV變壓器要采用粗過濾器和精過濾器2種過濾器來清除油中雜質(zhì),以確保油的耐壓水平含氣量是變壓器油的主要控制指標之,含氣量直接影響超高壓變壓器的絕緣性能。運行中變壓器油含氣量******不超過4%,500kV變壓器油含氣量控制在0.5%以內(nèi)。油中正常溶解空氣量為10%11%.當油的含氣量超過飽和溶解量時,氣體會從油中釋放出來,懸浮在油中。
當油中存在懸浮的氣泡時,在氣體與液體的交界面,由于2者的介電系數(shù)不同,界面電場將產(chǎn)生畸變,且氣體的耐電強度低,會產(chǎn)生氣泡放電。60kV級以上變壓器要求進行真空注油和成品試驗前的靜放處理,其目的就是為了消除變壓器器身內(nèi)部和油中氣泡,防止產(chǎn)品試驗時發(fā)生氣泡放電。另外,當變壓器投入運行時,油中溶入過多的氣體會逐步排出并集中到氣體繼電器中,而發(fā)生誤動作。
改善電場的均勻程度可以明顯提高優(yōu)質(zhì)變壓器油的工頻擊穿電壓。對于含有雜質(zhì)的油在沖擊電壓作用下,雜質(zhì)來不及形成“小橋”,改善電場的均勻程度可以提高油的耐壓程度。油中的雜質(zhì)在工頻耐壓作用下聚集和排列使電場產(chǎn)生畸變,擊穿電壓提高不明顯。生產(chǎn)中的制造缺陷,如產(chǎn)品內(nèi)有金屬異物、氣泡、引線屏蔽不良、導(dǎo)體和接地件有毛刺等,影響變壓器電場均勻程度,造成產(chǎn)品局部放電、耐壓擊穿。
采取以下措施,如增加鐵芯屏蔽、引線屏蔽良好、油箱護管、線圈靜電板、均壓球等加大電極曲率半徑的措施,可以改善變壓器電場均勻程度,不但縮小了絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣距離,而且同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
產(chǎn)品出廠前對產(chǎn)品進行吊芯檢查,清除變壓器內(nèi)部雜質(zhì)和異物,******程度保證產(chǎn)品清潔度。
變壓器油流動時,與絕緣材料磨檫產(chǎn)生靜電,流速越高,電壓越高。油在變壓器中流動產(chǎn)生帶電的現(xiàn)象稱為油流帶電。油流帶電可使變壓器電場產(chǎn)生畸變。油流帶電電壓與試驗電壓疊加,當疊加后的電場強度超過絕緣材料的局部放電場強或者擊穿場強時,將危害變壓器的安全運行。油流速在0.5m/s時,油流帶電所產(chǎn)生的局部放電脈沖開始出現(xiàn)。在變壓器制造中,采用******流速為0.33m/s.油流帶電對超高壓變壓器影響更大。因此,變壓器必須控制油流速度,加大油流通道的截面,降低流速,油流通道的絕緣件應(yīng)倒圓角。對大容量、高電壓等級變壓器采用大流量強迫油循環(huán)冷卻器油泵,降低油流帶電電壓,防止油流帶電引起絕緣局部放電或者絕緣擊穿現(xiàn)象發(fā)生。為了抑制變壓器在運行中的油流帶電,在變壓器油中添加一定比例的改性的苯丙三唑(BTA)來改善變壓器油質(zhì)。實驗結(jié)果表明,BTA不僅可以抑制變壓器油的流動帶電,而且對變壓器油也無影響。用這種添加劑是提高變壓器安全運行度的有效措施之一。部分變壓器廠已開始在500kV變壓器中采用。
以上討論的是影響變壓器油電氣性能的主要因素,此外,變壓器油在使用中還有其他影響其電氣性能的因素也同樣應(yīng)引起我們的重視,如變壓器油與變壓器絕緣材料的相容性、變壓器油的混合使用、變壓器油的老化等。了解并掌握影響變壓器油電氣性能的因素,對變壓器的制造、使用有極大幫助。
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