(一) 油流速度与温度的影响油流速度是最主要的影响因素。在实际的变压器中,绕组下部的进油口附近区域属湍流状态,因此该区域油流带电程度严重。这相当于液、固两态界面的电导率在连续变化,这也就直接影响了油流带电。(八) 介质损耗因数tanδ的影响油流带电与油本身的介质损耗因数tanδ 的关系如图1-71所示。尽管油流带电与其tanδ存在有一定范围的不确定性,但总的趋势是tanδ增大时,带电倾向增加。......
2025-09-29
抑制油流带电的方法
【摘要】：(二) 换油这是抑制油流带电的有效方法之一,并为多年的运行经验初步证实。具体做法是将具有高带电趋势的油改换为具有低带电趋势的油。(三) 添加苯并三唑这是日本研究出的抑制大型变压器油流带电的一种方法,并使用多年。
(一) 降低流速
降低油的平均流速是防止油流带电的有效措施,一般将流速控制在0.5m/s以下,就可能避免因油流带电而发生的放电。通常,降低流速的做法是改造原有的冷却系统,采用低流速、大流量的工作方式。对此,可借助于改进油泵设计、流速设计和对冷却系统采用自动控制来实现。散热器的运行方式的注意事项如下:
(1)冷却器启用时,不宜同时启动多台,而应逐台启动。尤其对运行中停运一段时间后再投入,应注意依据负荷和温升情况,逐台投入。
(2)投入冷却器的台数应根据负荷和温度来确定,不允许将备用冷却器和工作冷却器一起全部投入运行。
另外,由于在油温40℃左右时,油流带电倾向最大,故变压器可通过控制油泵运行台数来尽量避免变压器中的油运行在35～45℃温度区域。
(二) 换油
这是抑制油流带电的有效方法之一,并为多年的运行经验初步证实。具体做法是将具有高带电趋势的油改换为具有低带电趋势的油。然而,这种处理方式的长期效果如何,还需要积累经验。
(三) 添加苯并三唑
这是日本研究出的抑制大型变压器油流带电的一种方法,并使用多年。具体做法是在变压器油中添加苯并三唑 (简称BTA),添加量一般为 (10～50)×10-6。由于BTA 中含有过剩电子,加入油中后,过剩电子一方面被吸附于固体绝缘材料上,使油流动摩擦时不再产生静电;另一方面,即使产生静电,也很容易被油溶解的BTA 的过剩电子所中和,使油保持不带电荷。
图1-90 示出了BTA 对油中放电量的影响。由图可见,添加 (5～10)×10-6的BTA 时,变压器油放电量的降低是很明显的。我国某单位对添加BTA 的变压器跟踪了两年半,试验结果一直良好。
图1-90 BTA 含量与放电量间的关系
原电力部电力科学研究院对变压器油添加BTA 抑制油流带电的效果进行了研究,其结果如图1-91、图1-92和图1-93所示。由此可以得如下结论:
(1)添加BTA 可以降低变压器油的带电趋势。
(2)添加BTA 对油的工频火花放电电压、tanδ及电导率没有不良影响,能降低tanδ 和电导率。
(3)添加BTA 对油的氧化稳定性能有影响,随着BTA 浓度的增加,酸值升高。由此说明运行中变压器添加BTA 可能会加速油的老化。
这些结论对应用和进一步研究添加BTA 的方法是有重要意义的。
(四) 改进变压器设计
图1-91 变压器油的带电倾向及tanδ (90℃)与BTA 浓度的关系
图1-92 变压器油的工频火花放电电压及电导率 (90℃)与BTA 浓度的关系
图1-93 变压器油在空气中经11h、125℃高温氧化后的酸值与BTA 浓度的关系
合理设计油路结构及在油路中管径变化部分,为避免接头处的棱角,改为圆弧结构,以减少湍流效应的影响。(https://www.chuimin.cn)
(五) 加强在线监测或带电测量
1.油中溶解气体的色谱分析
变压器内有静电放电时,如果长时间继续下去,同样会引起油中可燃性气体增加,特别是H2和C2H2含量增加较明显。图1-94和图1-95示出了模拟试验的结果。由图1-95可见,模拟和实际情况比较接近。
由于目前应用色谱分析较难区别油流静电放电和其他性质的电气放电,因此尚需做进一步研究。
2.测量局部放电
变压器因油流带电而引起放电时,可同时产生局放信号和超声信号,研究表明,以超声—电气组合法测量油流带电引起的局部放电的效果甚佳,测量时可以改变该变压器励磁电压和油泵的启动组数,以区别于其他性质的放电,因为只有油流性质的放电才和油泵相关。由于电荷积累需要一定的时间,因此油流带电的局部放电试验时间较长。
3.测量接地电流
图1-94 放电次数和油中溶解可燃性气体的关系
图1-95 油中可燃性气体组分百分数图
测量铁芯和绕组对地的静电对地泄漏电流 (或直流电压)也能反映出油流带电的情况,这种静电泄漏电流 (或直流电压)与变压器结构有关。图1-96示出了一种油流带电测试线路,利用此线路可以测量多种参数。
有人曾用上述线路对一台500kV变压器进行了测量,当启用两台冷却器,进油口处油的平均流速约为1.5m/s时测出有油流放电问题。后来增大了进油口管径,导油盒上又开了放油口分流,油速降为0.7m/s,在这种情况下没有油流放电现象。对另一台500kV变压器进行测量时,当启用3 台冷却器时,进油口处油的平均流速为0.68m/s,此时有油流放电发生;启用两台冷却器时,油速降为0.45m/s,油流放电就停止了。
图1-96 油流带电测试线路
H—高压套管;L—低压套管;O—中性点套管;Ir—铁芯夹件套管;Z—阻抗;W—局放仪;G—数字示波器;C—传感器;S—超声波放大器;GW—计算机;TO—打印机;Q—闸刀开关;A—微安表;V—静电电压表
目前,国外的测试线路与上述线路相似。
4.测量变压器油的带电倾向
若能直接在线监测或带电测量变压器油的带电倾向,无疑是避免变压器油流带电导致事故或故障的一种有效方法。所以研究这种方法具有实际意义。
(六) 加强定期监测
对于在运的2025年前出厂的壳式变压器,国家电力公司要求要加强油品管理,定期监测变压器油的体积电阻率、带电度和变压器泄漏电流,以防止变压器油老化引起油流带电,对测量值的具体要求是:
(1)变压器油体积电阻率80℃时应大于1×1013Ω·cm。
(2)变压器油的带电度20℃时应小于500pC/ml。
(3)变压器泄漏电流应小于|-3.5|μA。
一旦出现或接近出现变压器油老化现象,如80℃时的体积电阻率低于1×1013Ω·cm、20℃时的带电度高于500pC/ml等,应及时更换含硫量低的变压器油。
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