變壓器油常見問題與解決方案

                                          作者：武漢彤輝科技有限公司

  1．電器絕緣油有哪些種類?
 　 電器絕緣油包括變壓器油、電容器油、電纜油和油開關油(斷路器油等)。這類油通常稱為電器用油或絕緣油。
  2．絕緣油的主要作用是什么?
 　 絕緣油在電器設備中主要起到絕緣和冷卻作用。如變壓器中鐵芯和線圈均浸在變壓器中，使其與空氣和潮氣隔絕，變壓器油能使變壓器線端之間，高壓線圈和低壓線圈之間，線
圈和接地的鐵芯及油箱壁之間有良好絕緣，并能將熱量傳導出去。
  3．絕緣油有哪些特性?
  　絕緣油的主要性能有3方面：首先是絕緣性良好，即介電強度(或擊穿電壓)高，且介質損耗因數很小。高的介電強度(或擊穿電壓)確保導電體能得到良好絕緣，并可防止在使用普
通絕緣油時，在電壓作用下電極之間發生跳火的現象。低介質損耗因數可大大降低交流電改變極性時引起的能量損失。其次是良好的傳熱性和流動性、油品具有較適宜粘度和低的凝點
(或傾點)、確保變壓器芯和繞組能夠有效冷卻，使開關、斷路器、泵、調節器、負載分接點變換器機構等能靈活動作。此外還應具有出色的氧化安定性，可大大減少儲存和使用期間產
生的油泥和酸性物質。這些油泥和酸性物質都會對油品電氣性能和冷卻能力產生不良影響并縮短其使用壽命。
    4．絕緣油中水分的來源有哪些?以何種形式存在?
　    絕緣油在包裝運輸和儲存管理過程中，如保管不妥有可能進入水分，此外石油產品有一定程度吸水性，能從大氣中或與水接觸時，吸收和溶解一部分水，絕緣油的吸水能力與其組
成以及所處溫度環境均有關。一般說來在20~C時絕緣油溶解水能力為40×10“左右，通過工業脫水裝置可使變壓器油的含水量降到10×100左右，此外油品的吸潮性隨空氣相時濕
度和油溫呈線性增加。如油樣在60~(3下，相對濕度為40％時，油中含水量為80×10～，當相對濕度為80％時，油中含水量達200×10～。不同化學組成的油品，其吸水性可達到數十
個10“之差，油內芳香烴成分愈多，相對說來油品的吸潮性愈高，油內存在某些極性分子也均能增加油品的吸潮性。
    水在絕緣油中以3種方式存在：
    ①懸浮狀。水分以水滴形態懸浮于油中。
    ②浮化狀。指水分的極細小的水滴狀均勻分散于油中。
    ③溶解狀。水分以溶解于油之中形式存在。
    5．水分對絕緣油電氣性能有哪些不利的影響?
  　  水分對絕緣介質的電氣性能和理化性能都有*大的危害，首先水分會降低油品的擊穿電壓。據報道，當油中含水量為0．Ol％時，擊穿電壓約為15kV，當水含量增加到O．03％時，擊穿電壓降到6kV左右，同時水分對介質損耗因數也有明顯的影響。隨油品內水分增加，介質損耗因數增加，當油中水含量為0．02％時，介質損耗因數為1×10_。，當水含量增加15倍，即O．10％時，介質損耗因數增至為2．1×10～。
  　  此外，水分還能促進有機酸對銅、鐵等金屬的腐蝕作用，產生的皂化物會惡化油的介質損耗因數，增加油的吸潮性，并對油的氧化起催化作用。一般認為受潮的油比干燥的油老化
速度要增加2—4倍，所以長期以來人們對絕緣油中的水的存在給予*大的關注。目前國內外的變壓器油標準中都對水分提出要求控制在40×10“左右。
    6．對“運行中變壓器油”進行閃點監控有什么意義?
 　   閃點是絕緣油在儲存和使用過程中的一項安全指標。尤其是對運行中變壓器油的監控，閃點是一項*項目。閃點的下降表示油中有揮發性可燃物產生，這些低分子碳氫化合
物往往是由于電器設備局部故障，造成過熱使絕緣油在高溫下熱裂解時產生的，因此通過閃點可及時發現電器設備是否有過熱故障出現，對于新充人設備及檢修處理后的油來說，測量
閃點可以發現是否有輕質餾分油品混入，閃點過低會導致電器設備發生火災，甚至爆炸。因而在各國變壓器油的新油標準中均有嚴格的閃點控制指標，一般閉口閃點不低于140~C，開
口閃點不低于145~C。對“運行油”的閃點也有嚴格控制，每次測得的閃點下降值不得比前次低5℃。
    7．何謂絕緣油的凝點和傾點?此指標對絕緣油使用性能有何影響?
　    絕緣油的凝點是油液面不移動時的搞溫度。絕緣油的傾點是試油流動的低溫度。
  　  絕緣油是由不同烴類組成的混合物，各種烴類的凝點也是不相同的。因而當油品降溫時，油品并不立即凝固，要經過一個稠化階段，在相當寬的溫度范圍內逐漸凝固。因而油品
的凝點或傾點僅僅是油品喪失流動性時近似的gao溫度。

　　凝點和傾點在一定程度上反映油品的低溫I生，此項指標在國外也可以根據使用場所及氣候和環境的溫度由生產和用戶協商。
   　 在我國頒布的GB’7595運行中變壓器油質量標準中規定額外開關油添加降凝劑時，應增加凝點試驗，并具體規定氣溫不低于一5℃的地區，油品凝點不高于一10~C；氣溫不低于
一20％：的地區，油品凝點不高于一25℃；氣溫低于一20~C的地區，油品凝點不高于一45℃。如在低于凝點的氣候下使用，油品失去流動，設備無法啟動和工作。
  8．運動粘度對絕緣油使用中有什么影響?
　　在變壓器中變壓器油作為絕緣和傳遞熱量的介質，要求選擇合適的粘度以保證油品在長期運行中起到理想的冷卻作用，選擇合理的低溫粘度以保證變壓器在停止運行再啟動時能安
全工作。因而美國ASTM 19487變壓器油標準中規定0~C和100~C運動粘度的要求，在電工委員會頒布的IEC 296標準中也規定了40~C、一15℃(或一30~C、一40~C)運動粘度的要求。粘度過大影響傳熱，反之工作安全性降低。
  9．為什么要控制絕緣油的密度(或相對密度)?
　  密度(或相對密度)與油品的組成以及水的存在量均有關。對于絕緣油來說控制其密度在某種意義上也控制了油品中水的存在量，特別對于防止在寒冷地區工作的變壓器在冬季暫時
停用期不出現浮冰的現象更有實際意義。如果絕緣油中水分過多，在氣溫低時會在電極上粘附冰結晶，但當氣溫升高時，粘附在電極上冰結晶會融化，增加導電性，從而會出現放電的
危險，為此對絕緣油控制密度，一般要求在20~12時密度不大于895kg／m’。
　10．測定酸值對絕緣油的使用有何意義?
  　  絕緣油的酸值是表明油品中含有酸性物質，即有機酸和無機酸的總值，一般酸中和1g絕緣油中酸性物質所需的氫氧化鉀mg數來表示。
  　  對于未使用過的新變壓器油幾乎不含酸性物質，其酸值相當小，但油品在長期儲存下，尤其是充人電器設備投入運行后，難免會與空氣中氧接觸，油品易被老化。氧化初期時主要
生成低分子有機酸，進一步氧化產生高分子有機酸以及酸陛產物，在絕緣油中存在上述各類酸性物質后，則會提高油品的導電性、降低油的絕緣性能，還可能產生對金屬的腐蝕。在運
行溫度較高(80~C以上)的情況下，促使固體纖維紙絕緣材料發生老化現象，從而縮短設備的使用壽命。
   　 對于未使用過變壓器油酸值一般在O．03mgKOH／g，對運行油控制酸值不大于0．1n~OH／g。
    11．測定運行中絕緣油pI-I值的意義是什么?
 　   一般未用過的(新的)變壓器油幾乎不含酸性物質，其酸值較低，pH值在6～7范圍內，pH值主要用來表示絕緣油水溶性酸的指標。
  　  根據我國現場調查情況、模擬試驗以及實驗室內老化試驗結果的油分析，對運行中變壓器油一般酸值大于0．1m鮒)H／g，pH值等于或小于4．0時變壓器運行油析出油泥的可能性增加，反之則變壓器油可基本保證變壓器良好可靠地工作，當酸值升到0．2mgK()}L／g以上或pH值低于3．8時，油質劣化顯著，會有較多油泥產生。因而對運行油規定pH值應大于4．2。
    12．測定變壓器油的氧化安定性的意義是什么?
   　 變壓器油的氧化安定性是將一定量的試油置于恒定溫度的油浴中，在有銅催化劑存在下，通入氧氣、連續氧化164h后，測定其生成的酸值和沉淀物。用氧化安定性指標來估計
油品使用壽命。
  　  由于變壓器油在變壓器運行中油溫為60。80~C，當超負荷運行時，油溫更高。油品在長期使用過程中不可避免與氧氣接觸，從而油品會老化而生成酸性物質或油泥，然而酸性物
質會對設備中所用銅、鐵等金屬材料腐蝕而生成金屬鹽，更加速油品老化，生成的油泥粘剛在線圈和絕緣部件上，造成堵塞通道，加速固體絕緣材料老化，嚴重影響散熱，導致變壓器
中線圈局部過熱，從而發生事故。
 　   長期以來，人們利用氧化安定性指標來預測油品的使用壽命，特別對變壓器油這樣一種需要長周期使用的油品來說，尤為重要。因為一個大的變壓器往往需注入幾十噸油。當設備
投入運行后，能安全、正常以及長時期的工作對于國家經濟和生活的正常運轉有著直接影響，若油品氧化安定性較好，在使用中變化較小，使用壽命長，不僅節省油料，減少檢修設
備所消耗的人力和物力而且還可以保證各部門正常工作，為此人們對變壓器油的安定性指標給予極da的關注。
    13．何謂絕緣油的介質損耗因數?
　    絕緣油的介質損耗因數用介質損耗角正切值來表示，而介質損耗角是外施交流電壓與它里面通過的電流之間的相角和余角。
  　  變壓器油是在變壓器或相類似設備中作為絕緣介質存在，在交流電路產生的變化電場作用下，理論上在介質內部只會通過微弱的電容電流，它與施加電壓的相位提前90~，因此是
無功電流，只影響設備的功率因數，不會產生功率損失，但實際上在油內會或多或少存在能．使內部電荷不平衡或由于電場作用而產生的極性分子，它們能起到導體作用，從而產生電阻性的傳導電流(或稱泄漏電流)，此電流與施加電壓同相位，因此是有功電流，引起功率損失，稱為絕緣油的介質損耗，用傳導電流與電容電流的比值(谫)來表示，稱為介質損耗因數。
  　  介質損耗因數是評定絕緣油電氣性能的一項重要指標，特別是油品劣化或被污染對介廚損耗因數變化更為明顯，在新油中極性物質較少，所以介質損耗因數一般在0．0001一O．OOJ之間范圍內。運行油介質損耗因素過大就要采取處理措施。
    14．何謂絕緣油的擊穿電壓?
  　  擊穿電壓也是評定絕緣油電氣性能的一項指標，可用來判斷絕緣油含水和其它懸浮物jj染的程度，以及對注入設備前油品干燥和過濾程度的檢驗。
  　  對清凈干燥的油施加一個逐漸升高的電壓時，在電壓的負會發射擊電子，當電子具有足夠能量時，可使油分子微化離解，于是整個離解過程隨電壓升高而加強，當達到某一個
電壓后，會產生大量傳導電流而形成電弧，這種現象被稱為擊穿，擊穿時電壓被稱為擊穿電壓。若油中有水或固體物存在時，則會使擊穿電壓變小，這時由于水和固體物的導電性均比
油大之緣故。運行中油的擊穿電壓低是變壓器工作危險的信號。
   　 對于變壓器油國內外標準中規定擊穿電壓一般在40～50kV，高的達60kV甚至更多。
    15．何謂電容率?
  　  電容率又稱介電常數(或相對介電常數)，測定在一個電容器兩電極之間和周圍全部只有絕緣油充滿時的電容與同樣電板的真空電容之比。不同絕緣油具有不同電容率，電容率通常
隨溫度和頻率而發生變化，在實際使用中，要求電容器油的電容率隨溫度和頻率變化越，J、越好。如果電容器的電容率變化較大，失去安全感，應采取相應的措施。
    16．測定變壓器油析氣性的目的和意義是什么?
   　 變壓器油在使用過程中受到強的電應力作用會發生化學變化產生氣體。電氣設備大多熏浸在絕緣油中工作，絕緣油在高電壓強度下，由于發生瞬間放電或進緣放電，使油品脫氫。
一般絕緣油本身不能吸收氫氣，具有一定粘度的大容量絕緣油不會使析出的氫氣迅速脫離油相，使得絕緣油中存在游離狀態的氫氣泡，即氣穴。這些氣穴的存在嚴重影響變壓器的運行
安全。
  　在電場和電離作用下絕緣油的析氣性是用來評價絕緣油在受到其強度足以引起在油、氣交界面上放電的電場(或離子場)作用下，吸收或放出氣體的趨勢，它是目前評定超高壓變壓
器油性能的一項重要指標。析氣性和油品組成和加工工藝有關。
   　 目前我國測定的超高壓變壓器油標準對析氣性指標明確規定不大于+5肚L／mine，
    17．我國目前有哪些絕緣油標準?此類產品主要適用哪些范圍?
   　 我國目前已制定有GB 2536—90電氣絕緣油標準(變壓器油標準)，主要用于330kV及其以下的變壓器和有類似的要求電器設備中。
  SH 0351—92(1998)斷路器油，主要用于斷路器中。
  sH 0040—91(1998)超高壓變壓器油，主要用于500kV變壓器和有類似要求的電器設備中。
  18．何謂新變壓器油?
　  是指末用過的，即未與電器設備的材料和構體材料接觸過的新油，它的質量應符合該產品標準的要求。
  19．何謂設備投入運行前的油?
 　 新油直接或經過某種處理后充入電器設備，但未使用、未通電的油。
  20．何謂運行中變壓器油?
  　當變壓器油充入設備中，而該設備投入運行后，此油稱運行中變壓器油或運行中油。
  21．如何驗收新變壓器油?
 　 新變壓器油按GB 2536—90變壓器油標準或SH 0040—9l超高壓變壓器油標準驗收。
  22．如何驗收設備投入運行前的油?
 　 投入運行前的油按以下指標驗收：
　  水溶性酸    (pH值)≥5．4
 　 酸值    ≤0．03mgKOH／g
  　閃點(閉口)    >140~(2(10．25號油)
機械雜質
游離碳
水分
>135℃
無
無
500kV變壓器和互感器套管
220。330kV變壓器和互感器套管
66。110kV變壓器和互感器套管
界面張力(25℃)
介質損耗因數(90％)
500kV變壓器和互感器套管
≤300kV變壓器和互感器套管
擊穿電壓
500kV變壓器和互感器套管
≤10×10—6
≤15×10—6
≤20×10—6
≥3．5×10—2N／m
≤0．007
≤0．010
≥60kv
 330kV變壓器和互感器套管    ≥50kV
 66～220kV變壓器和互感器套管    ~40kV
 20，25kV變壓器和互感器套管    ≥35kV
≤15kV變壓器和互感器套管    ≥25kV
23．運行中油應達到的常規檢驗質量標準有哪些?
運行中油常規的檢驗質量標準為：
水溶性酸(pH值)    ≥4．2
酸值    ≤0．1mgKOH／g
閃點(閉口)    不比新油標準低5℃
    不比前次測定低5℃
機械雜質    無
游離碳    無
水分
500kV變壓器
220—330kV變壓器
66～llOkV變壓器
500kV互感器套管
220-330kV互感器套管
66-110kV互感器套管
界面張力
介質損耗因數(90~C)
500kV變壓器和互感器套管
≤300kV變壓器和互感器套管
擊穿電壓
~20-10-6
~<30-10-6
~<40~10-6
~<15-10-6
~<25~10-6
~<35 x 10-6
I>1．9~10-2N／m
≤O．020
≤0．040
    500kV變壓器和互感器套管    ≥50kV
    330kV變壓器和互感器套管    ≥45kV
    66-220    ~>35kV
    20-35    ~>30kV
    ≤15    ≥20kV
    　當主要變壓器運行油的pH值接近4．4或顏色驟然變深時，應加強監督，若其他某項指標亦接近允許值或不合格時，則應立即采取措施。
   　 當油開關發生多次跳閘后，應取樣分析閃點和擊穿電壓。
    24．變壓器油的界面張力發生變化說明什么?
    (1)界面張力表示絕緣油和不相溶水之間產生的張力；
    (2)油品因使用后老化變質生成氧化產物、油泥等均對界面張力有影響；
    (3)未用過變壓器油的界面張力一般可達40—50mN／m，油品老化后，由于生成各種有機酸(一COOH)及醇(一OH)等極性物，使油品的界面張力逐漸下降。
    25．絕緣油的含(吸)水量與哪幾種因素有關?
    (1)與油品的化學組成、溫度、暴露在空氣中的時間以及油品的老化程度均有關；
    (2)油品中的含水量是隨油溫增加而增大，隨油溫下降而減少；
　(3)隨油品中芳烴含量增加，油的吸水能力也隨之增強。
    26．如何進行變壓器和互感器套管補油和換油?
    　由于充油變壓器運行時間很長(一般20。30年)，補油與換油是難免的。但應遵循GB／T14542"運行中變壓器油維護管理導則”，要點如下：
    (1)hao補加同一油源，同一牌號及同一添加劑的新油。補加油品各項特性指標都應不低于設備內的油。當補加量在5％以內時，通常不會出現問題。若補油量超過5％時，應先
作混油試驗，看有否油泥出現。
    (2)不同牌號油原則上不宜混合使用。若要混用，應先做傾點，再按DL／L 429．7《油泥析出測定法》方法預先進行混油的老化試驗。確認無沉淀物產生，介質損耗因數不大于已充
油數值，方可進行補充油過程。
    (3)無論補何種油，都要掌握混合后的油質應不低于運行油(或新油)中差的一種。
    (4)換油注意事項，基本上與補油要求相同。但應盡量把變壓器油放光，以免新油質量下降。
    27．對運行中變壓器油可采取哪些防劣化措施?
   　 為延長油的使用壽命，應加強對運行中油的維護工作，防劣措施有3種，可在油中添加T 501抗氧劑，安裝熱虹吸過濾器(凈油器)。對于1000kV．A以上變壓器應至少采用下述任何
一種防劣措施。
    ①新油和再生油T 501含量應不低于0．3％～0．5％，運行中油應不低于0．15％，當含量低于此規定值時，應進行補加。補加時油的pH值不應低于5．0；
    ②安裝熱虹吸器時，其吸附劑的用量應為油量的0．5％～1．5％；
    ③安裝隔膜密封裝置。
    28．如何鑒別T 501抗氧劑的質量?
  　  T 501抗氧劑是2，6一二叔丁基對甲酚，適用于做石油產品的抗氧和防酸劑及塑料和橡膠的防老劑。在此產品合成過程中，由于工藝條件和原料純度會產生烷基酚的許多同系物或
異構體，甚至還可能有游離酚存在。如果精制過程不良，將會影響到產品純度。如果產品保管不善、見光受潮或時間過長也會使顏色發黃、質量降低，可按SH 0015—90質量指標來鑒
別其純度和質量水平，一般外觀白色結晶，熔點合格即為合格產品。
    29．有哪幾種方法可以來評定T 501添加劑感受性?
    可以推薦以下4種方法來評定T 501添加劑的感受性：
    ①IECA74加抗氧劑礦物絕緣油氧化安定性方法；
    ②YSl8—1—84氧化初期揮發性水溶性酸測定法；
    ③YS24．一l一84變壓器油氧化安定性測定法；
    ④YS25一l一84運行油開口杯老化測定法。
    30．絕緣油儲存中應注意哪些方面?
    ①儲存油品的容器必須潔凈、嚴密、嚴防混入水和雜質；
    ②換用新油時，應將設備中殘油清除干凈，以免污染新油；
    ③盡量避免與空氣接觸。
    31．在什么情況下選用合成絕緣液?
 　   由于合成絕緣油比礦物油的價格高得多，因而只有在要求具有不易燃、抗老化、耐高溫、介電常數大、耐氣性高、局部放電性良好的絕緣場合下，而且不考慮生態影響，并可采
取相應預防措施情況下，才選用合成絕緣液。
    32．如何對含有雜質的絕緣油進行凈化處理?
    凈化處理可以有以下幾種方法：
    ①過濾：可除纖維質、炭黑、金屬及其他顆粒、油泥等固體雜質；
    ②加熱：可分離溶解的和游離狀水分；
    ③抽真空：排除溶解的空氣及其他氣體。
    33．油品顏色深淺意味著什么?某些小廠生產變壓器油顏色較深。能否使用?
   　 從油品顏色深淺也可以粗略了解油品的精制程度和油品在使用后變質情況。變壓器油質量好的油均采用適當精制工藝生產的，顏色較淺，一般是呈淺黃色，按GB／T 6540方法測其色度均在1號以下，有的油品顏色接近水白色。
    　油品在使用過程中，由于被氧化而會生成酸I生物質或油泥(沉淀物)，這些物質均可使油品顏色變深。
  　  如果某些小廠生產的變壓器油顏色較深，就應引起注意，可測定其介質損耗因數、擊穿電壓、水分、酸值和顏色等項指標是否符合新油標準，有條件的單位也可測定其氧化安定性
指標是否符合標準。
    34．變壓器油品中存在水對互感器使用有何影響?如何除去水?
  　  如果互感器中的變壓器油含有過飽和的水，則當設備工作時會產生擊穿，影響正常運轉，嚴重的產生強大電弧，使瓷套爆炸，曾發生過對人身傷害的事故。因而應注意在變壓器
油的運輸、轉運和儲存保管等各環節避免水的進入。
  　  如果油桶中進入大量水，應設法處理而除去水，可以先用沉降的方法，將水沉于桶底，然后設法將上層油抽出，但是不可避免在油中還含有一些水，再用反復過濾或干燥劑吸附辦
法直至油內水在(20～50)×10山以下為止。
    35．運行中油品的電氣性能下降的原因有哪些?可采用何種補救措施?
    常用擊穿電壓和介質損耗因數來表示絕緣油的電器性能或絕緣能力。即使只有微量的水分和雜質，油品的擊穿電壓即會降低，另外金屬濾網的碎屑、纖維、灰塵及炭黑等懸浮物也
會對擊穿電壓產生不良的影響。當絕緣油被老化生成酸性物質或油泥，或油中混人水或雜質都會使介質損耗因數增大，此外，在裝卸油品時使用不合適的輸油膠管或塑料管，導致油品
和這些材料相溶致使油品變質，此時油品介質損耗因數突然增高，有時達0．1。
 　   當發現油品變質，電氣性能下降，不能滿足運行油性能指標要求時，則對此用過油品可進行再生處理，常用辦法是用白土處理后再補加抗氧劑使其各方面性能達到新油要求。
    36．變壓器油、電容器油和電纜油能否通用?
   　 變壓器油、電容器油和電纜油均屬于絕緣油，但由于它們使用場合不一樣，每種油品對電器性能要求也有程度上的不同，如變壓器油的電氣性能主要考慮擊穿電壓和介質損耗因
數，但電容器油還要求電容率和容積電阻，此外由于每種電器設備的工作條件、環境不一樣，在運動粘度、凝點(或傾點)等方面要求不同，因而上述幾種油一般不能通用。應按照油
品規定的規格指標選用。
   37．當沒有變壓器油時能否用機械油代替?
   　 10號機械油的運動粘度、凝點和閃點等項指標以及外觀有些與10號變壓器油相近，但是由于機械油的加工精制工藝較淺，因而此類油沒有良好絕緣性和氧化安全性，所以不能將
機械油或其它劣質油當變壓器油使用。如果將機械油誤當成變壓器油使用時，首先在驗收“設備中油”時會發現許多指標不能滿足要求，需對油品進行處理，如果繼續用下去可能造成
電氣設備事故，不僅毀壞設備，影響其它部門正常工作，還可能造成人身事故。有時也許在短時期內不被發現，但隨設備運行時間增加，問題會暴露更多，因而在使用時切勿麻痹大意。
  38．在使用過的絕緣油中發現有炭黑顆粒，這是什么原因造成的?
  　油炭黑是絕緣油在電弧(運行中)作用下燃燒時產生的。
 　 炭黑一般是膠體、均勻分散于油中，但當炭黑較多時，則從油中析出，膠體狀炭黑多見于開關油中，且均勻地分布在整個油品中，幾乎在所有情況下，絕緣油表面呈瑩光閃閃的藍色到紫色。可以通過過濾辦法將炭黑除去。