变压器油微水超标现场处理方法的改进

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在大中型变电站的建设中 ,为减轻变压器本体的质量,一般采取无油、 充氮运输 ,变压器油的滤油处理及注油工作在施工现场进行。变压器油运到现场后 ,首先要对其进行检测 ,检测中最常见的问题就是绝缘油的微水超标 ,如何处理该类绝缘油以满足电力规范要求 ,成为施工现场安装大中型电力变压器中较关键的问题。如果处理方法不当,不仅浪费时间,还会耗费较大的人力、 物力和财力,给电力建设造成不应有的损失;如果绝缘油的微水超标问题处理不好,会导致大中型变压器的安装难以正常进行。
1 　 概述
长春超高压局龙嘉 500 kV 变电站(简称 “龙嘉变电站” )一期工程安装的 3 号变压器(单相 3 台)总用油量约为 200 t (每台约为 67 t ) 。变压器油运到现场经初次检测 ,击穿电压为 18～25 kV/ 2. 5 mm ,微水含量 25～30 mg/ L。根据 GB 50150 - 2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 的要求 ,500 kV 电压等级设备投入运行前油的击穿电压应大于等于 60 kV/ 2. 5 mm ,微水含量小于等于 10mg/ L ,显然 ,这批油不合格(试验所使用的微水检测仪均经过有资质的法定计量单位的检测 ,使用时在有效检测期内) ,需要在施工现场进行处理。
2 　 传统处理方法及效果
目前 ,变压器油微水超标常用的处理方法是采取真空滤油机对其进行真空加热处理。在对龙嘉变电站变压器油微水处理时 ,先后采用了单罐式滤油
循环法和倒罐式滤油循环法。
2. 1 　 单罐式滤油循环法
单罐式滤油循环法的原理为罐内的变压器油被加藤滤油机从罐内抽入滤油机内 ,通过滤油机的抽真空加热进行过滤 ,过滤后的变压器油又通过连接在油罐上部的管路再次送回罐中 ,反复循环 ,将不合格油内的水分及杂质从油中脱离 ,直到微水、 耐压等各项指标合格。单罐式滤油循环法结构示意见图1 ,其中 ,油罐下部法兰管道连接滤油机进油管道 ,排油管道连接在油罐上部。在处理中 ,按照上述单罐式滤油循环法原理进行管路连接 ,进、 出油管接在油罐的对角 ,便于油在油罐中进行全方位的循环 ,经过半个多月(24 h 昼夜不停)单罐滤油循环 , 其变压器油微水含量毫无改善 ,击穿电压未达到合格标准。考虑到工期限制 ,未查找原因 ,便改用倒罐式滤油循环法进行过滤。
2. 2 　 倒罐式滤油循环法
倒罐式滤油循环法的原理为在单罐式滤油循环结构的基础上拆除油罐上部的排油管,增加一个 15t 油罐B ,将油罐 A 和油罐B 通过加藤滤油机连接起来 ,油罐 A 中的变压器油通过加藤滤油机抽真空加热过滤后将油导入到油罐B 中 ,待油罐 A 中的变压器油全部抽到油罐B 中后 ,再利用同样方法将油罐B 中的变压器油通过加藤滤油机加热过滤后倒回油罐 A 内 , 反复循环 ,从而使不合格油内的水分及杂质从油中脱离,直到微水、 耐压等各项指标达到合格要求。倒罐式滤油循环法结构示意见图 2。经过多次循环滤油,变压器油中微水含量和耐压非但没有达标 ,反而增加了绝缘油中的微水含量 ,降低了击穿电压。
3 　 传统处理失败的原因
龙嘉变电站 2 次现场绝缘油过滤均在 7 月份进行 ,7 月份正是这里的雨季 ,空气湿度较大 ,这与 2次滤油失败有密切的外在关系;通过现场勘察 ,发现呼吸器硅胶变色 ,在抽真空过程中 ,因罐体内压力减小 ,外在潮湿的空气就由呼吸器进入罐中和油中 ,致使处理效果不佳 ,甚至适得其反。
3. 1 　 单罐式滤油循环法
循环绝缘油在落入油罐时通过了顶部空气层 ,落入的油不停地把空气层中的部分气体带入油中 ,油中的气体又通过出油管路带到加藤滤油机 ,加藤滤油机又通过真空泵把气体脱了出去。循环绝缘油罐中的空气层随着空气的减少又不断地通过呼吸器吸入外部的空气 ,这样大量的吸入外边的空气 ,单靠这种小型呼吸器过滤空气中湿度的作用是微小的。从外面吸入的潮湿气体有一部分再次被带入油中 ,一部分在油罐顶部的空气层中 ,不停地向绝缘油释放水分,造成绝缘油的微水含量超标 ,并使绝缘油的耐压变低 ,致使绝缘油的热油循环处理失败。
3. 2 　 倒罐式滤油循环法
在倒罐滤油过程中,出油罐中的绝缘油随着油的抽出,油所占有的空间不断变小 ,顶部空气层占有空间不断变大 ,油罐会通过自身呼吸器不停地吸入外面的空气 ,每次倒罐都会重复此过程 ,这种接近于对外开放式的滤油 ,只靠油罐呼吸器过滤大量流动的空气中水分 ,作用是很微弱的。
4 　 改进措施及效果
经分析可知 2 次滤油均失败的原因为绝缘油与外界的空气没有真正隔绝 ,于是对变压器绝缘油的循环方式进行了改进。
4. 1 　 改进措施
4. 1. 1 　 改进后的单罐式滤油循环法
在滤油管路流入油罐的法兰下方加装了 1 根管子 ,管子的长度大于油罐油面上方的空气层的距离 ,使油不经过油罐上部的空气层而直接流入油中 ,结构示意见图 3。这样 ,在循环滤油过程中 ,油落入油罐时不会再把上层的空气带入油中 ,上层的空气也不会再减少 ,呼吸器也不会再吸入外面的空气 ,这时呼吸器的阀门就可以关掉 ,彻底将油和外面空气隔离。实践证明 ,处理 15 t (即 1 罐)微水含量在 20～30 mg/ L 的绝缘油 ,只需要 12～20 h 便可成功。
4. 1. 2 　 改进后的倒罐式滤油循环法
倒罐循环滤油时为使 2 台油罐中的空气不再和外界空气接触 ,把 2 个油罐顶部的呼吸器本体拆除 ,再用 1 根管路(可用 PVC 管路)把 2 个呼吸器连通起来,2个罐顶部空气互相流通。倒罐循环滤油过程中 ,绝缘油和外界空气完全隔绝 ,结构示意见图 4。这种滤油方法可使 15 t (即 1 罐)微水含量在20～30 mg/ L的绝缘油 ,只需要 16～24 h 便可处理好。处理好第 1 罐后再处理第 2 罐时 ,使用过的空罐的密封不要破坏 ,把处理好了的油罐呼吸器的阀门关掉,拆下呼吸器管路的法兰 ,把原本的连接管路连接到待处理的下一油罐的呼吸器上 ,而后进行倒罐式油循环。这样会大大节省滤油时间。因为使用过的空罐里的空气已经比较干燥 ,这种循环滤油方式从第2 罐开始 ,1 罐绝缘油处理一般需10 h 左右。这种方式在绝缘油罐体容积相同 ,罐数量较多(还有1 只备用罐)时可使用。
4. 2 　 效果
龙嘉 500 kV 变电站 3 号主变压器油使用上述2 种方法进行处理(全部绝缘油的处理只用了 4 天多时间) ,变压器油经检验均已合格。目前 ,3 号主变压器已经完成注油 ,变压器 72 h 的热油循环也已经结束 ,本体取油试验各项指标均满足国家标准 ,主变压器局部放电试验合格 ,已具备投运条件。
5 　 结束语
通过对变压器油滤油循环管路的改装 ,解决了变压器油在循环过程中与空气接触 ,将空气中的水分重复带入油中的问题。缩短了滤油时间 ,提高了效率 ,降低了施工单位的成本 ,保证了电气设备的安全运行 ,对其他变电站同类问题的处理具有一定的借鉴意义。