新投高抗油中糠醛超标原因及处理方法分析

连三山 梁灏

摘 要：依据油中糠醛含量的测定可以判断变压器固体绝缘老化程度。该文对新油中糠醛含量、来源、处理方法进行了分析，并提出了含有糠醛的新油处理后的可能影响进行了判断。

关键词：高压并联电抗器  糠醛  绝缘油  超标原因

中图分类号：TM63            文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0087-02

在某500 kV变电站投产验收试验时发现500 kV**线线路高抗绝缘油中溶解糠醛含量远超注意值，由于运行中变压器的绝缘纸老化程度同油中溶解的纸劣化产物之间有一定关系，所以依据油中糠醛含量的测定可以判断变压器固体绝缘老化程度。根据运行中变压器的油中糠醛含量判断变压器纸绝缘老化情况时，应当首先确定新投运的变压器油中糠醛含量的数值。初投运的变压器，不应当出现绝缘老化， 油中应当没有绝缘劣化的产物。因此即使新油中存在极少量的糠醛，也会对设备绝缘做出不正确的判断。因为当新变压器油中初始糠醛含量比较大时无法依据电力标准通过油糠醛含量数值来判断绝缘纸是否老化。[1]

1 糠醛来源

1.1 油品出厂含有糠醛

炼油厂的变压器油主要生产工艺一般是这样的：原油首先经过常压蒸馏和减压蒸馏，得到符合变压器油要求的石油馏分，然后再根据原油性质和变压器油要求选择不同形式、不同深度的脱蜡和精制工艺。这些工艺有：酮苯脱蜡、糠醛精制、酚精制、加氢精制、白土精制等，即使使用糠醛精制，国内变压器油生产过程中都具有白土精制工艺、加氢精制、溶剂精制等工艺，故成品变压器油中不应存在糠醛，所以油品出厂含有糠醛可排除。

1.2 纸绝缘老化

该设备为新投运设备，仅进行出厂耐压、冲击，现场耐压试验，不可能生成大量糠醛，所以纸绝缘老化导致糠醛生成可排除。

1.3 混入再生油

如混入糠醛未处理完全的再生油，会导致油中含有糠醛。且根据第三方试验单位试验数据来看，糠醛含量在各相间分布不均（见表1），根据油品合格证来看，本次**一、二线充入的油品为同一批次、同一存储罐（见图1），本不应出现如此大的横向误差，故以不同比例在各相混入再生油的可能性较大。特别需要注意的是，《电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油（GB2536-2011）》规定特殊类油品油中糠醛值不大于0.05 mg/Kg，考虑到第三方试验单位试验数据還需要除以油品密度（0.9 mg/cm3左右，需实际测定）才能与国标单位制统一，实际油中糠醛超标问题更为严重。

2 基建单位糠醛处理方法及建议

2.1 现场处理方法

根据了解，基建单位在现场采取直接滤油的方法去除油中糠醛，通过真空脱气，油中蒸气压高于或接近系统残压的成分被全部或部分气化，不同程度地被脱去。因而采用真空脱气工艺，可以去除油中蒸气压较高的成分，如微量水、油中溶解气体以及油中其他在运行中形成的非理想成分。但是由于变压器油属于较重的石油馏份，在常温下的蒸气压很低。基建单位使用的真空滤油设备的系统压力为0.05 MPa，滤油温度额定值为70 ℃（见表2），实际值为68 ℃（见图2）。糠醛常温下的蒸气压为0.33 kPa，低于真空滤油设备系统压力;且根据理想气体状态方程可得（在单位时间内，V、n一定，R为常数）：在标况下，糠醛的沸点为161.7 ℃;在压力为0.05 MPa时，糠醛在真空滤油设备内的沸点约为80℃，而真空滤油设备内温度为70℃，达不到糠醛在真空滤油设备内的沸点要求，无法有效脱出糠醛。

2.2 物理化学方法（吸附剂）处理

硅胶对糠醛有吸附作用在，40℃～50℃时温度对硅胶的吸附能力影响不大。在试验条件下，经过硅胶处理后的变压器油的糠醛含量下降约30%～40%[3]。

白土也对糠醛有吸附作用，在实验室条件下可基本去除糠醛[3]。

如使用其他吸附剂，则先需确定其实验室条件下吸附效果及吸附率。

但如在现场处理，考虑到高压并联电抗器本体内残油及纸绝缘吸附，现场处理效果比试验室处理效果差很多。且处理后还需要进行过滤净化并进行试验保证油的机械杂质合格。

2.3 化学方法或联合方法处理

化学方法处理在现场无法达成，需将混入糠醛的油品返厂重新进入炼油厂再生设备进行处理。

2.4 换油处理

绝缘老化的变压器在换油前后，对糠醛含量会造成一些损失，根据相关研究数据表明，每次换油糠醛损失15%左右[2]。但即使是新变压器，纸绝缘在含有糠醛的油中长时间浸泡也会导致绝缘纸吸附大量糠醛。因为变压器中的旧油不会被彻底排放干净。变压器的绝缘材料中会吸附较大一部分旧油，变压器内部其他部位也会积存少量旧油。绝缘材料用量不同对油的吸附量也不同;变压器的不同结构、绝缘材料的不同加工工艺等都可能使变压器内部有不同程度的存油量。

根据试验，绝缘纸作为匝绝缘时，包扎层数不同，浸油饱和量也不同，一般单层绝缘纸的浸油饱和量大约为纸重量的60%～65%，多层绝缘纸大约为90%～115%;绝缘纸板的浸油饱和量大约为20%～25%。变压器内部的剩余油中一般都含有糠醛，这部分糠醛必然会影响换油后新油中的糠醛含量。由于变压器内部剩余油主要被吸附在绝缘材料中，当变压器注入新油时，这部分油将逐渐与新油溶合，使油中糠醛含量最初为零或接近零，而后逐渐上升，最后原先剩余油中棣醛均匀分布于新的油纸绝缘系统中，使油中糠醛含量趋于稳定。所以即使进行换油处理，对油中糠醛含量影响不大[3]。

2.5 处理后的影响

变压器油更换后或经过不同方法处理后再放回变压器时，由于变压器绝缘材料中吸附着原先剩余变压器油，而这部分油需要一段时间才能经过扩散、同新注入的油溶合，因而刚充油后变压器的油中糠醛含量可能接近所充油品的糠醛含量数值（低于稳定值），需要一段时间才会逐步上升，趋于稳定，并随着绝缘老化的进一步发展而升高。特别的，当油中存在糠醛时，绝缘老化的速度会不断加快。因为当绝缘油中含有糠醛时，由于糠醛具有很强的化学活性且为强极性物质，极易被氧化或发生链式反应。且糠醛在油中、纸绝缘中达到溶解平衡，当油中糠醛发生氧化反应水溶性酸变化或发生链式反应最终向油泥状态变化时，根据化学平衡原理，绝缘油中、纸绝缘中未生成糠醛的有机物会向生成糠醛的方向发展，从而导致油中糠醛含量缓慢升高，绝缘老化加速。

参考文献

[1] 钱朝春，宦扶天.基于糠醛含量分析的变压器固体绝缘检测分析[J].电气开关，2013（3）：60-62.

[2] 俞华.山西电力2011年变压器及电抗器油中糠醛普测分析[J].山西电力，2012（10）.

[3] 薛辰东.变压器油处理对油中糠醛含量的影响[J].华北电力技术，1992（11）：18-20，64.

[4] 徐寿昌.有机化学[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5] 傅献彩.物理化学[M].北京：高等教育出版社，2006.