变压器油再生工艺在检修中的应用

王　航，吴岳鹏

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南，长沙 410004）

变压器油再生工艺在检修中的应用

王航，吴岳鹏

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南，长沙 410004）

摘要：针对五强溪水电厂4号、5号主变压器油介损超标问题，介绍了一种变压器油再生工艺。分析了变压器油的老化机理，探讨了变压器油再生处理的常用方法，重点介绍了变压器油处理工艺在五强溪水电厂主变检修中的应用。通过分析对比油再生前后的试验数据，证明了这种油再生工艺的有效性，为处理同类变压器油介损超标问题提供了可靠的解决办法。

关键词：变压器；油再生；老化；检修；介损

1　引言

五强溪水电厂装有5台500 kV主变压器，其型号为：SSP-300000/500,额定容量300MVA，油重58 t，油牌号为25号，由沈阳变压器厂制造。4号变压器1996年6月投运，5号主变压器1996年12月投运，分别在2013年与2014年通过油样试验检查发现变压器绝缘油介损超标。

2　变压器油介绍

2.1变压器油的化学成分

变压器油是一种天然矿物油，它是天然石油在精炼的过程中，利用油的各个组分的沸点不同，经过蒸馏提取，选取280～360℃的沸点范围内的蒸馏组分。其主要成分是碳氢化合物，包括烷烃、环烷烃及芳香烃等，还有少量的硫、氧、氮等物质。烷烃的化学式为CnH2n+2,它的分子结构呈线性链状结构，而环烷的化学式为CnH2n，其分子结构就象一根项链，呈闭合的链状结构，这两种成分占变压器油组分的80% ~90%，还有10%~20%是芳香烃及多环芳香烃。

2.2变压器油的作用

变压器油在变压器正常运行过程中，主要有以下作用：绝缘作用；散热作用；消弧作用。

2.3变压器油的老化机理

变压器油的老化过程，是指变压器油在光、热、氧、电弧、电场、磁场、辐射等的物理化学因素的作用下，颜色、气味、运动粘度及介质损耗因数tgδ等物理性能发生了变化，其介电性能逐渐下降或变坏的过程。这是一个比较复杂的物理、化学变化过程。

变压器油的老化过程基本上可分为热氧化和电气老化两种，这两种老化的作用机理不同，老化的后果对油的介电性能产生较大的影响。

变压器油的热氧老化是指变压器油在光、热、电磁场及各种金属的作用下发生的老化。其原理是将氧分子视为不饱和的化合物，它不需经过解离成原子而直接用整个分子去同被氧化的物质（烃分子）相结合生成过氧化物，这种氧化物本身极不稳定且具有更强的氧化能力，能进一步氧化其他难以氧化的物质。

变压器油的电气老化是指变压器油在运行过程中由于电场、磁场、电弧或者电晕等游离放电的电离作用，导致液体介电性能下降或物理、化学性能逐渐变坏的过程。电气老化主要是由于电介质内部微观游离放电对变压器油的作用和影响造成的。

3　油再生工艺介绍

3.1变压器油的再生处理方法

对老化变压器油进行再生处理的方法很多，一般常用的方法有下列几种：

3.1.1离心分离过滤法

对于污染较严重的变压器油，可先用离心分离机进行分离过滤，用过滤的方法除去游离炭黑、粉尘等机械杂质。然后再以水洗法带走可溶性酸、碱及有机盐等水溶性杂质。需注意的是，分离过滤前要把油加热到70～80℃，在加压下或高真空下进行。

3.1.2活性吸附剂接触法

这种方法可以除去油中的低分子酸、溶于油中的皂化物或聚合物，或过多的不稳定的不饱和碳氢化合物。吸附剂一般有三种：一种是活性碳、骨碳之类多空隙物质；一种是天然硅铝化合物，即各种活性白土；一种是用化学方法制造的高空隙的硅胶或铝胶（如粗孔硅胶、变色硅胶等）。

利用活性白土、氧化铝等活性剂，或者用粗孔硅胶、变色硅胶等具有较强吸附能力的物质，对老化的变压器油进行净化处理，从而除去油中的水分、色素、树脂状物、不饱和烃、有机酸，以及氧、硫等化合物有害成分，这种方法叫活性接触法。白土是一种天然矿物质，俗名叫蒙脱石、膨润土、苏州土等。

3.1.3真空雾化脱水法

变压器油受潮以后，为了除去水分，可在真空罐中减压至79.8 kPa后，加热到70℃以上，使油在真空状态下雾化脱水，从而去除水分。

3.1.4浓硫酸酸洗法

对于严重老化的变压器油，为了除去油中树脂类物质及沥清质物质，可用90%～96%的浓硫酸进行酸洗，从而除去这类杂质。经酸洗去除酸渣后，再进行碱洗中和、水洗后以热空气吹干。

3.1.5白土综合处理法

变压器油中酸值小于或等于0.25时，可用白土接触法或硅胶吸附法进行过滤，但如果酸值大于0.25时，就必须利用综合处理法处理。酸值在0.25～0.5的范围之内，用酸白土法或碱白土法再生；如果酸值大于0.5以上就必须使用酸—碱—白土法或酸—碱—白土—水洗—白土法再生处理，方可除去过高的酸值。

3.1.6添加剂法

为了防止变压器油的电气老化，还要在变压器油中加入抗电压老化添加剂，比如三苯甲基、二硝基苯酚、2—叔丁基萘醌等物质。这些物质能有效地清除液体电介质内的游离基，阻止“析气现象”的产生或减少油中“X蜡”的生成，从而延长变压器油的电气使用寿命，延缓油的老化过程。在一般情况下，加入添加剂，要根据具体情况而定，没有特殊要求。但因其比例较难掌握，且负面作用较大，故不应随便应用此方法。多数情况下是在经过再生处理的新油中混入新的变压器油，以此增加不饱和多环芳香的含量，比如蒽、芴、菲等，以增加其不饱和性和电压稳定性，从而增强其抗氧化性，有利于在运行中防止氧化和酸价的增高，从而延缓油的老化过程，同时也可适当降低运动粘度指标和其它理化指标。

3.1.7真空吸收法

对于发生故障的变压器内的变压器油，其再生方法是利用真空吸收法吸出溶于油中的气体。收集并对这些气体进行化学分析，有助于我们判断变压器故障的性质和原因。

3.2真空滤油工艺介绍

真空过滤工艺是对变压器油进行过滤清洁处理的主要工艺之一，其目的是清除变压器油在生产、运输以及安装使用过程中掺入的水分或杂质，从而确保变压器能够正常发挥其作用。

真空过滤工艺得以实现所依赖的理论原理是：油和水在同一压力下的汽化温度存在差异。其具体工艺流程原理是：将需要处理的变压器油置于真空环境中，然后对其进行加热，此时油的粘度降低，并且由于水与油具有不同的气化温度，因此水分被蒸发出来，从而达到油水分离的目的。

3.2.1变压器油的真空过滤的步骤

（1）过滤机吸入待处理的变压器油，利用过滤机内外压差，并通过一级过滤网对油内掺杂大颗粒杂质进行过滤；

（2）进行初步处理的变压器油进行加热，使用电加热器将油加热到75℃左右；

（3）经过加热的变压器油被均匀喷洒在真空桶内的铁丝网上，此时变压器油与空气的接触面积加大，油内水分气化成水蒸气并被真空泵吸出；

（4）经过水分蒸发处理的变压器油被送入二级过滤装置中，在该装置中过滤到小颗粒杂质之后，即完成过滤工作。另外，被真空泵吸出的水蒸气会被排入冷凝系统，经过冷凝后将废水排出滤油机外。

3.2.2真空滤油工艺在检修中的作用

真空过滤的作用是对变压器油内的水分等杂质进行过滤，从而提高变压器油的纯净度，避免油的性能发生较大变化，降低变压器故障的发生几率。另外，油在变压器工作过程中会发生一定的化学反应而产生一些不良气体，导致变压器出现故障，因此真空过滤工艺还能滤掉溶于油的不良气体，保证变压器油的良好性能。

在使用这种工艺对变压器进行检修时，需要注意以下3点：

（1）加强对真空滤油机的管理及日常维护；

（2）对滤油过程巡视检查，及时发现滤油机的工作异常，并采取正确措施进行处理；

（3）合理安排变压器油的取样时间，最好每24 h取样一次，确保滤油作业取得良好效果。

4　油再生工艺实践

4.1变压器油再生前的准备工作

4.1.1备用油罐准备

（1）在绝缘油库选定2个备用油罐；

（2）用真空滤油，将备用油罐内的油抽到其他油罐；

（3）用无毛破布将油罐内壁残油抹干净后，再用面粉将内壁杂质清洁干净。

4.1.2再生装置使用前检查

（1）将再生装置置于绝缘油库外平整的地面上，仔细检查整机连接螺栓无松动；

（2）特别检查电机与油泵的连接可靠且同心；（3）检查设备外壳接地良好；

（4）通电检查电机旋转方向正确。

4.1.3滤油机使用前检查

（1）滤油机3级滤芯均清洗完成，滤油通道处于干净、畅通状态；

（2）检查、处理滤油机真空泵润滑油满足使用条件；

（3）检查滤油机水源、电源、外壳接地满足使用要求。

4.2变压器油再生

4.2.1管路连接

（1）将再生装置的进油管连接到主变底部的注排油阀接口，将再生装置的出油管连接到备用油罐的进油阀接口。管路连接如图1所示。

（2）再生装置设备如图2所示。

4.2.2再生操作

（1）从装料孔装入再生粗空硅胶，距离油喷头200 mm左右即可（20 kg/包的硅胶需更换4包），密封装料孔；

（2）打开主变底部的排油阀、备用油罐的进油阀；

图1　主变压器油再生管路连接示意图

图2　再生装置设备示意图

（3）打开再生装置两侧的进、出油阀，打开上部的排气阀和下部的真空排气阀；

（4）启动进油泵，待进油时间约2min左右关闭顶部排气阀（注意不能让排气阀溢出油）；待油液到达再生装置的液位计上液位时，关闭中部真空排气阀并启动出油泵，再生后的油经过二级过滤器、出油泵、精滤器注入备用油罐。

4.2.3粗空硅胶更换操作

（1）从装置的观察孔判断，粗空硅胶由白色变为褐色或再生油的颜色没有变化即可更换粗空硅胶；

（2）停止进油泵的运行，打开再生装置上的排气阀；

（3）待再生装置的液位计看不到油位时停止出油泵；

（4）打开中部真空排气孔，静置再生罐直至无滴油声时拆开排渣孔；

（5）取出变色粗空硅胶后关闭排渣孔，将新的粗空硅胶从装料孔装入即可；

（6）按再生操作步骤重新启动再生装置。

4.3再生油热油循环

4.3.1将滤油机的进油管连接在备用油罐底部的排油阀上，将真空滤油机的出油管连接到备用油罐的进油阀上。

4.3.2启动真空滤油机，同时投入3组加热器对再生后的变压器油进行热油循环；当滤油机出口油温大

于60℃后继续热油循环24 h，并维持滤油机出口油温在（60～70）℃。

4.3.3取油样检查分析再生油的耐压、介损、水分、含气量等指标。

4.3.4油样分析合格后，停止滤油机进出油泵、真空泵，关闭连接阀门，拆除热油循环管路。

4.3.5管路连接如图3所示。

图3　再生油热油循环管路示意图

5　油再生试验数据分析

五强溪水电厂4号5号主变压器油再生前后的试验结果如表1所示。通过表中的试验数据可以看出，变压器油经过再生处理后，其介损有效的降低了，均达到标准值。

表1　油再生处理前后变压器油试验数据

6　结束语

通过变压器油再生处理工艺在五强溪水电厂500kV变压器油介损超标处理中的应用，可以发现经过再生处理，绝缘油的介损能有效降低至标准值，如新油一样正常使用，可以节省能源，节约资金，减少污染，同时延长变压器的使用寿命。

参考文献：

[1]熊丽萍,杨成余.500 kV变压器油再生分析及应用[J].科技信息,2014(2):107~108.

[2]阳冠群.真空滤油工艺在变压器检修中的应用[J].中国高新技术企业,2015(1):135~136.

[3]张华蓥,张红艳.浅谈变压器油老化及其防劣措施[J].中国水能及电气化,2008（10）：57~59.

中图分类号：TM858

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）08-0081-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.024

收稿日期：2015-05-04

作者简介：王航（1989-），男，助理工程师，从事水电厂发电机组检修工作。