變壓器油

科學知識 9547 680 2014-11-24

變壓器油:是石油的一種分鎦產物,它的主要成分是烷烴,環烷族飽和烴,芳香族不飽和烴等化合物。變壓器油是變壓器的重要組成部分,所以變壓器油的質量和多少都會對變壓器的運行造成直接的影響。

變壓器油的成份是很複雜的,主要是由環烷烴、烷烴和芳香烴構成,變壓器油它的相對介電常數ε在2.2-2.4之間,純淨的變壓器油的耐電強度是很高的,可達4000kV/cm以上,但是工程上用的淨化的變壓器油,只能達到50~60kV/2、5mm,這主要是因為在製造和運行過程中不可避免地會有雜質、水分、氣泡等混入,而且在運行中受電場和熱的影響,油會分解出氣體和聚合物。在高電場中,這些分解出來的氣體,以及油中的水分和纖維等雜質,在電場作用下,順著電場方向,排列成「小橋」,成為洩漏的通道,情況嚴重時,導致「小橋」擊穿,使油的耐壓強度降低。因此,變壓器內部絕緣的結構,要考慮上述因素,採取必要措施,防止形成「小橋」。

變壓器油是一種電介質,即能夠耐受電應力的絕緣體。當對介質油施加交流電壓時,所通過的電流與其兩端的電壓相位差並不是90度角,而是比90度角要小一個δ角的,此δ角稱為油的介質損耗角。變壓器油的介質損耗因數用介質損耗角δ正切值(tgδ)來表示。

進一步的解釋見下圖:

其中:

Ig:充電電流,取決於電容,是無功電流,不造成任何損耗;

Ir:傳導電流,為有耗電流,它造成所謂離子傳導損耗,這種電流在直流電壓和交流電壓時都是一樣的;

Ij:吸收電流,僅發生於施加交流電壓時,它是由極化和偶極的轉換所引起的,此種電流造成所謂偶極損耗。

介質損耗因數是評定變壓器油電氣性能一項重要指標,特別是油品劣化或被污染對介質損耗因數影響更為明顯。在新油中極性物質較少,所以介質損耗因數一般較小,如國家標準GB 2536-90要求企業在變壓器油出廠時控制介質損耗數不大於0.005 ( 90℃)。使用一段時間後油的介質損耗因數過大就要採取處理措施,如採用真空過濾或用硅膠吸附處理等措施去除混入油中水分、微生物、氧化產物、外界顆粒物以及溶入油裡的固體絕緣材料中的極性物質等。

變壓器油的主要作用:

(1)絕緣作用:變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強度。絕緣材料浸在油中,不僅可提高絕緣強度,而且還可免受潮氣的侵蝕。

(2)散熱作用:變壓器油的比熱大,常用作冷卻劑。變壓器運行時產生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升,通過油的上下對流,熱量通過散熱器散出,保證變壓器正常運行。

(3)消弧作用:在油斷路器和變壓器的有載調壓開關上,觸頭切換時會產生電弧。由於變壓器油導熱性能好,且在電弧的高溫作用下能分觸了大量氣體,產生較大壓力,從而提高了介質的滅弧性能,使電弧很快熄滅。

變壓器油的性能要求:

(1)密度盡量小,以便於油中水分和雜質沉澱。

(2)粘度要適中,太大會影響對流散熱,太小又會降低閃點。

(3)閃點應盡量高,一般不應低於135℃。

(4)凝固點應盡量低。

(5)酸、鹼、硫、灰分等雜質含量越低越好,以盡量避免它們對絕緣材料、導線、油箱等的腐蝕。

(6)氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸價表示,它指吸收1克油中的游離酸所需的氫氧化鉀量(毫克)。

(7)安定度不應太低,安定度通常用酸價試驗的沉澱物表示,它代表油抗老化的能力。

為什麼高壓變壓器要用到油?

電力變壓器裡面的油是特製的「變壓器油」,其作用是增強絕緣和冷卻。

變壓器產生的熱量由油的熱循環帶到外面的散熱管(片)散到外面,大型的變壓器還有風扇為油降溫。

現在變壓器的製作技術和新型絕緣材料的使用,一些中小型的電力變壓器也可以作成不用油的干式變壓器了。

變壓器油為什麼要進行過濾?

過濾的目的是除去油中的水分和雜質,提高油的耐電強度,保護油中的紙絕緣,也可以在一定程度上提高油的物理、化學性能。

運行中的變壓器油時間長了為什麼會老化變質?

運行中的變壓器油經常處於高溫(85℃左右)下,與大氣接觸就會發生氧化。而油中存在的某些物質(如銅等)又會加速這種氧化過程。油氧化時,不斷分解出酸、灰分等雜質,從而使油的性能劣化。當油中雜質達到一定濃度時,會生成油泥沉降,油泥聚積在繞組、鐵芯和散熱管上,影響變壓器散熱。此外,變壓器油還會從大氣中吸收潮氣。在上述各種因素的作用下,變壓器油的質量會逐漸變壞(即老化),其絕緣強度逐漸降低,使變壓器油老化變質。

變壓器出現假油位,可能是哪些原因引起的?

變壓器出現假油位可能是由以下原因引起的:(1)油標管堵塞。(2)呼吸器堵塞。(3)安全氣道通氣孔堵塞。(4)薄膜保護式油枕在加油時未將空氣排盡。

熱老化在所有變壓器油中都存在,油箱中既有原來殘留的氧,而纖維分解時也會產生氧。運行溫度較高時,變壓器油的氧化過程就進行得比較快,使得粘度增高、顏色變深、泊泥增多、tgδ值增大、擊穿電壓下降等。另外,還存在著電老化的問題,隨著加壓時間的延長,油間隙的擊穿電壓下降。油浸電力變壓器中,高場強處產生局部放電,促使油分子進一步互相縮合成更高分子量的臘狀物質,同時逸出低分子的氣體。臘狀物質積聚於高場強區附近的繞組絕緣上,堵塞油道、影響散熱、產生的氣體增多,放電更易發展。

因此在運行中需經常對油進行檢查、試驗,並及時進行處理(濾油等)。現在不少大型變壓器採用充氮保護或隔膜保護措施。隔膜保護是用一略小於儲油櫃的耐油橡膠膠囊填充於儲油櫃的油面上,膠囊與大氣相通,因而隔絕了變壓器油與大氣的接觸。這樣就保證了油性能的穩定。



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