3混合油电气性能检测分析
变压器油的电气性能的好坏直接影响了变压器的运行安全。用于表示变压器油电气性能的最主要的几个参数为变压器油的击穿电压、介质损耗因 数、体积电阻率12。川。因此,本节依据GB/T 5654-2007、GB/T 507-2002对这三个典型的电气性 能参数进行检测,以检验混合油的电气性能。
3.1混合油工频击穿电压
变压器油的击穿电压可以反映变压器油耐受 极限电应力水平,是衡量它在电气设备内部能耐受 一定电压能力而不被破坏的尺度[2。]。通过对变压器 油的击穿性能测试,可以对由变压器油制造情况变 化引起的材料性能不同和尚未实际运用经验的新型 变压器油的电气强度进行判断,在一定程度上判断 变压器油性能的好坏⑶。
在换流变压器中,变压器油要经受交流或交直 流复合电压的作用。换流变压器内绝缘主要是由变 压器油与绝缘纸复合组成。交流电压是按照介电常 数大小分配,直流电压按照电阻率的大小分配。由 于变压器油的介电常数要明显小于绝缘纸的介电常 数,而变压器油的电阻率要明显小于绝缘纸的电阻 率。所以在交直流复合电压作用下时,变压器油主 要承担复合电压的交流部分[加。本文对混合油进行 工频下的击穿电压检测,并与KI50X变压器油比较,用以判断变压器油性能,其结果如图4所示。
由图4可知,所有混合油的工频击穿电压均高 于70 kV。通过实验发现25#油、45#油与GTL油本 身具有优异的击穿电压值,而不同比例的混合油与 KI50X变压器油的击压器油的击穿电压处于同一水 平。较高的击穿电压可以有效地防止在高电场中的 油中局部放电与油中电晕现象造成的变压器油的局 部过热和局部电离,降低功率损失,满足换流变的 使用要求网。
3.2混合油工频介质损耗因数
电介质中由弛豫极化而造成的损耗,是电介质 损耗的重要组成部分,称为介质损耗。较高的介质 损耗因数会导致变压器油在工作中,电能损耗增加 并且转化为热能,从而导致产热加剧,加速内绝缘 老化,使介质损耗因数增加,形成恶性循环[24251。 因此,变压器内的介质损耗因数越低越有利于变压 器的安全运行。本文对混合油的工频介质损耗因数 进行了检测,并且与KI50X变压器油进行对比,结 果如图5所示。
从图5中可以看出,25#油、45#油、KI50X与 GTL油四款变压器油与混合油的工频介质损耗因 数均能满足标准中小于0.005的要求。25#油混入 GTL油后,混合油的介质损耗因数降低,并且整体 上随着混入的异构非环烷基变压器油GTL油的比 例的增加而下降。不同比例的45#-GTL油混合油的 介质损耗因数与45#相当,同时也低于KI50X变压器油的介质损耗因数。但是45#中混入GTL油后的 介质损耗因数并未呈现单调变化,这可能是由于 45#油和GTL油两种结构不同的变压器油的分子, 在相互之间融合的过程中,由于范德华力或两种油 品分子相互作用成环而产生的电环反应,可能会使 分子正负电荷中心、可能会使分子正负电荷中心、 发生偏移,非极性分子表现出极性,使极性分子数 量变化,宏观上表现为增加了电场中取向形成的吸 收电流,最终表现出介质损耗因数呈现的波动变化, 但是电环反应是一种可逆反应,并不会对变压器油 油质产生负面影响⑹2可。在4.3节中,经过对 45#-GTL混合油的老化实验,其介质损耗未出现显 著升高,表明混油后油品性能并未出现显著劣化。 45#油加入GTL油后的介质损耗的变化情况表明了 变压器油添入其它组分后性能的变化可能会出现非 单调的情况,需要通过实验进行研究。
3.3混合油体积电阻率
电介质中由泄漏电流而造成的损耗,称为电导 损耗。变压器油的电导损耗是由于油内分别由烷烧 分子与杂质离散为离子后形成的本征离子与杂质离 子在电压作用下而形成的电能上损耗。因此变压器 油低电场下的体积电阻率对油内离子的多少最为敏 感。与介质损耗相似,变压器油电阻率越低,则在 运行时电能损耗越大,产热加剧,内绝缘老化加速, 进一步降低变压器油的体积电阻率,缩短绝缘寿命, 降低变压器运行稳定性。因此本文对混合油进行了 体积电阻率的检测并且与KI50X变压器油进行对比,如图6所示。
由图6可知,GTL油变压器油体积电阻率相较 其他环烷基变压器油高了近一个数量级。而混合油 的体积电阻率相较于25#油、45#油也有所上升,整 体上随着加入GTL油比例的增加而增加,并且高于 KI50X变压器油的电阻率。
GTL油的生产工艺技术与传统变压器油不同, 组成成分的种类远小于传统变压器油,可认为成分更为单一。所以实验结果显示出GTL油体积电阻率 相对于25#油、45#变压器油更高,这表明GTL油 中极性杂质含量更低。所以将GTL油分别加入到25#油、45#油变压器油中,会起到稀释作用,单位 体积的变压器油中杂质含量下降,所以泄漏电流减 少,体积电阻率增加。
这表明25#油、45#油加入GTL油制得的混合油能够减小由泄漏电流而带来的介质损耗,减缓变压器油的老化,使变压器运行稳定性提升。