变压器油的制备及其电气性能试验研究

杨锡宝

摘要：近年来随着我国输变电线路朝着长距离、特高压、直流输电的方向发展，作为重要的变压器配套绝缘材料，变压器油的需求量也在逐年的增加。为了能够满足输变电线路建设的变压器油需求量，下文将对变压器油的制备及其电气性能试验展开详细的分析。

关键词：变压器油;制备;电气性能试验

1 开展电力变压器电气性能试验的必要性分析

由于电力变压器自身功能有着一定的特殊性，需要对生产制造完成后将要出厂的电力变压器进行电气试验，确保产品质量可靠性，及时处理其中可能存在的安全隐患;在对电力变压器进行日常维护时，应开展绝缘试验，增强变压器长期使用中的安全可靠性，实现对变压器工作性能的综合评估。同时，电力变压器维护与修理作业开展中绝缘试验的落实，可以为构件性能可靠性增强提供必要的参考信息;对正在运行的电力变压器进行预防性试验，可以降低其故障发生率。同时，通过电力变压器耐压试验开展，有利于优化变压器工作性能，减少维修成本，确保其长期运行中能够处于稳定的工作状态。

2 我国变压器油性能检测的标准

在2012年6月1日以前，依据电压等级和国际电工委员会发布的IEC60296-82和ASTMD3487-82，我国的变压器油性能检测标准分为两个等级：普通变压器油和超高压变压器油。其中，根据低温性能将变压器油分为10号、25号和45号;将超高压变压器油按低温性能分为25号和45号。在2012年6月1日，国家重新修订后的GB2536-2011正式颁布实施，标志着此前的变压器油标准和断路器油标准全部作废。新检测标准根据抗氧剂的含量划分为U、T、I三类，且根据最低冷态投运温度划分为5个牌号。性能检测项目增加了苯胺点、水溶性酸碱、带电倾向、PCA含量和PCB含量等。其中，将酸值的检测方法改为电位滴定法，合格标准提高为0.01mgKOH/g;对于氧化安定性的评定标准则采用NB/SH/T0811。经过对比研究分析，新标准与旧标准的主要差异在于新标准增加了水溶性酸或碱的检测项目，提高了对于特殊用途变压器油和2-糠醛含量的要求标准。

3 变压器油的制备

在200mL固定床加氢试验装置和1kg/h糠醛精制装置上进行试验。选择常见市售加氢处理催化剂LH23、加氢补充精制催化剂FV-10、加氢脱酸催化剂3936为试验用催化剂，在中试装置上经过大量条件试验得到优化后的工艺条件。在该工艺条件下制备变压器油产品大样。

4 电气性能试验

4.1 介质损耗因数

衡量变压器油介质损耗的大小常用介质损耗因数（tanδ）。电容电流的相位比电压超前90度角，而由电容电流、电导电流和极化电流三者构成的总电流不是超前90度角，只是超前90-δ度角，即滞后于电容电流δ度角。δ被称为介质损失角，其正切tanδ为有功电流与无功电流的比值，称为介质损耗因数。由于tanδ的值通常很小，习惯上以百分数表示，常称为“介损”。

从前述定义可以看出，油品的tanδ值越小，损耗就越小;tanδ值越大，损耗就越大。一般来说，新油受到污染，运行油老化程度加深，都会使油的tanδ升高。若油中所含的水分为溶解水，则对油的tanδ没有影响;若为游离水或乳化水，则影响严重。tanδ值升高的油，会使变压器整体损耗增大、绝缘电阻下降，所以油的tanδ是变压器制造厂和使用单位经常监测、严加控制的项目，和击穿电压具有同等重要性。

tanδ受电压频率和温度影响明显。频率越高、温度越高，tanδ就越大。环境湿度对测试没有影响。光照虽不是试验条件，但对于tanδ影响明显，在取样中必须加以注意。光照影响tanδ的现象早已被人们发现，但影响规律和机理至今仍不很清楚。大致规律是高tanδ值的油经光照后，tanδ大副度下降，也有少数油见光后tanδ升高。

4.2 雷电冲击击穿性能试验

变压器油具有优异的绝缘性能和散热冷却性能，在变压器内部一般设计为绝缘材料。变压器油的击穿性能试验是检验变压器油实际运行性能的主要手段，通常所述击穿性能试验主要是雷电冲击击穿电压。雷电冲击击穿电压试验方法为GB/T21222-2007《绝缘液体雷电冲击击穿电压测定方法》中的参考方法A，鉴于“在发散场中，极性对击穿特性有显著的作用，特别是对针-球形状的电极影响更大。在这种电场分布下，油样的化学组成对负脉冲击穿特性起主要作用”，因此本试验中选择使用负脉冲。基于标准2.5条“与工频击穿电压不同，针-球脉冲击穿基本上与水分、颗粒等杂质无关。因此，只要杂质浓度不超过液体的使用极限，就不采用任何预防措施来控制这些杂质”，因此本次试验中所有变压器油样品均不进行前处理。测试结果的重复性满足标准中测试值差值<30kV的要求。

4.3 绝缘试验

变压器是电力系统装置，容易发生漏电，因此变压器必须进行绝缘性测验。绝缘油优点如下：第一，流动性强，可以实现其他绝缘材料不能发挥的优势。变压器里的油箱发挥的是绝缘功能。第二，分子间距离小，能隔绝空气，外界空间潮湿也影响不了设施材料使用期限。第三，油温、油位的变化能直观反映变压器的运行情况。绝缘油试验是针对外观的观察，测量内容有：油中空气含量、水含量、水溶性酸pH值、酸值、油空界面张力等。绕组绝缘测试，测试内容为高压绕组测试和低压绕组测试。高低压绕组绝缘测试方法就是低压绕组和高压绕组三相接地方式连接不同，数据都是记录规定时间的绝缘电阻值、吸收比、极化直属以及试验环境的温湿度，测试完后要充分放电，拆换测试线或复线。该数值体现了变压器绝缘材料的绝缘功能。

5 结束语

综上所述，在电力设备运行和发展的过程中变压器油的作用都是非常重要的，电力设备在进行运行的过程中，其本身的性能和质量對设备安全造成的影响是非常大的，因此我们必须要不断加大对变压器油的重视度，定期对变压器的进行状态检查，只有这样电力设备的安全性能才能够得到更好的保障，变压器超标的现象出现的概率才能够得到降低。

参考文献

[1]沈谅平.纳米改性变压器油的制备及其特性研究[D].华中科技大学，2012.

[2]王永红.换流变压器油纸绝缘击穿特性[D].哈尔滨理工大学，2013.

[3]刘捷丰.基于介电特征量分析的变压器油纸绝缘老化状态评估研究[D].重庆大学，2015.