变压器油高温介损值不稳定原因分析与对策

摘要：从各方面分析了造成变压器油不稳定的原因，认为不同季节取样、变压器所带负荷的不同或测量方法存在问题是导致油介损不稳定的原因。
关键词：变压器　高温介质损耗因数　劣化　污染
引　言

　　介质损耗因数的大小对判断变压器油的劣化与污染很敏感，新油中极性杂质很少，介损值很微小。但当劣化和受到污染时，所生成的极性杂质和充电胶体逐渐增加，介质损耗随之增长，油老化产物甚微，当化学方法检测不出时，高温介质损耗因数tanδ%(90℃)能明显分辨出来，我们曾对省内某220 kV变电所的一台变压器油样在不同时期内进行取样跟踪试验，结果发现高温介损值出现不稳定的现象，有时甚至差异较大，本文对造成这种现象的原因进行了分析。

　　1　变压器在安装时受到污染

　　变压器在安装时附有尘埃、杂质，投入运行一段时间后，胶体杂质渐渐析出。胶体粒子直径较小，一般仅在10－9～10－7m，扩散慢，但有一定的活动能量，粒子可自动聚结，由小变大，为粗分散系，处于非平衡的不稳定状态。当超出胶体范围时，因重力而沉积，但胶体的稳定性大，沉积时间缓慢，且受温度、电压的影响。由于胶体自动聚结，处于非平衡的不稳定状态，使分散体系在各水平面上的浓度不等，一般认为，底部浓度及设备底部油的介损值较大，上层油的介损值较小，因此，取样部位的不同直接影响变压器油介质损耗的测定。

　　2 油—固体绝缘的水平衡交换

　　充油设备中绝缘油和油浸绝缘材料来源有：外部浸入；内部自生。

　　外部浸入。首先是变压器等电气设备的制造过程中绝缘材料虽经干燥处理，但其深层仍含有残余水份，在运输、安装过程中如保护措施不当会使绝缘材料再度受潮，运行中呼吸系统进潮气，通过油面渗入油内。

　　内部自生。设备内部产生水分是指固体绝缘材料和变压器在运行过程中，由于氧化热裂解而生成水份，绝缘油在运行温度下并有溶解氧存在时，其氧化作用加快，产生有机酸生成水分。

　　水在纤维—空气与纤维—油中于一定温度下达到分布平衡，油和纸中所含的水份可相互转换，当温度较高时，油中含水率增高，而纸中含水率降低，纸中水分向油中扩散；当温度降低时，纸中含水率增高，而油中含水率降低，绝缘纸将从油中吸收水份，运行变压器油中含水量与油温、季节(气温)的变化由此产生。油中含水量存在夏季高，冬季低的现象。但油和纸之间水份的平衡过程不能在短期内完成，对大型变压器在运行温度较为稳定的情况下，这种平衡要几个月才能达到，因此，绝缘油高温介损会因在不同季节测定时变化。

　　3 微生物的污染

　　由于油中含有水、空气、碳化有机物、各种矿物质，形成了微生物生长的基本条件，微生物在这种特殊的环境条件下生存并繁殖。油的高温介损测试对油中微生物极为敏感，主变在不同时期内所带负荷不同，运行油温及微生物在不同的温度下繁殖速度也不同，所以，油的高温介损值不稳定。此外，变压器油处在全密封、缺氧和无光的器身中，油中的微生物厌氧和厌光。对放置较长时间后进行介损测试，特别是在无色透明玻璃瓶中放置的，其介损值会变小。

　　4　不同试验设备的测量差异

　　用不同型号、制造厂家的油介损测试设备进行同一油样试验时，存在随机和操作误差。当高压标准电容器的损耗值较大、电桥的准确度达不到要求或温控装置加热过快、过慢时，是影响油介损测量的直接原因。当用同一台设备进行重复试验时，两次测量差值不应超过0.01%，由于充电导体对绝缘油的介质损耗影响十分强烈，因此，对绝缘油的取样容器应注意防止污染，试验前必须彻底清洗测量电极(油杯)，保证空杯的介损值<5×10－5，并在湿度小的清洁的试验室内进行，将绝缘油试样注入测量电极，加热到终点温度后立即测量。在试验中发现即使不加压其损耗因数也可能会随时间而变化，一般认为，温度平衡时的初始试验值代表油样的真实数据，最好在达到温度平衡后立即测量。

　　5 结　语

　　综上所述，我们对同一台变压器油样进行取样跟踪试验过程中，发现了介损值不稳定的现象，对于品质良好和运行中未受到污染的绝缘油，不会出现此现象，如试验数据差异较大，又出现整体绝缘下降的情况，应对绝缘油进行吸附滤油处理。

摘要：本文介绍了电气工程师在对干式变压器选型时应该注意的事项,主要从干式变压器的温度控制系统, 干式变压器的防护方式, 干式变压器的过载能力等方面进行比较。
关键词：变压器 选型
在工程设计中，电气工程师在干式变压器的选型时要注意以下几点：

　　一、干式变压器的温度控制系统

　　干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。

　　(1)风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达110℃时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度低至90℃时，系统自动停止风机。

　　(2)超温报警、跳闸：通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到155℃时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达170℃，变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温跳闸信号，应使变压器迅速跳闸。

　　(3)温度显示系统：通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度(三相巡检及最大值显示，并可记录历史最高温度)，可将最高温度以4～20mA模拟量输出，若需传输至远方(距离可达1200m)计算机，可加配计算机接口，1只变送器，最多可同时监测31台变压器。系统的超温报警、跳闸也可由Pt100热敏传感电阻信号动作，进一步提高温控保护系统的可靠性。

　　二、干式变压器的防护方式

　　根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。

　　通常选用IP20防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳，除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。

　　三、干式变压器的冷却方式

　　干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。

　　四、干式变压器的过载能力

　　干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。

　　如何利用其过载能力呢?笔者提出两点供参考：

　　(1)选择计算变压器容量时可适当减小：充分考虑某些轧钢、焊接等设备短时冲击过负荷的可能性--尽量利用干式变压器的较强过载能力而减小变压器容量；对某些不均匀负荷的场所，如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施以及空调和白天照明为主的商场等，可充分利用其过载能力，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。

　　(2)可减少备用容量或台数：在某些场所，对变压器的备用系数要求较高，使得工程选配的变压器容量大、台数多。而利用干变的过载能力，在考虑其备用容量时可予以压缩；在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度：若温度上升达155℃(有报警发出)即应采取减载措施(减去某些次要负荷)，以确保对主要负荷的安全供电。

　　五、干式变压器低压出线方式及其接口配合

　　干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。

　　目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪(2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内)、节能(空载损耗降低达25%)的SC(B)9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。

　　国家建筑标准设计图集《干式变压器安装》-《99D268》。

　　图集提供了适用于各种场所的干式变压器布置、安装方式，针对变压器与低压PC屏的接口配合列出了多种方案供设计、施工选择。

　　随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。

　　(1)节能低噪：随着新的低耗硅钢片，箔式绕组结构，阶梯铁心接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。

　　(2)高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系及可靠性工程等方面进行大量的基础研究，积极进行可靠性认证，进一步提高干式变压器的可靠性和使用寿命。

　　(3)环保特性认证：以欧洲标准HD464为基础，开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。

　　(4)大容量：从50～2500kVA配电变压器为主的干式变压器，向10000～20000kVA/35kV电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。

　　(5)多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。

　　(6)多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。

　　配电变压器将属于性能优越、低噪声及节能的树脂绝缘干式变压器。