0引言
介质损耗定义为绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。即为极性物质在电场作用下发生偏转产生的损耗,极性物质越多,损耗越大。
介质损耗是应用于交流电场中电介质的重要品质指标之一。介质损耗不但消耗了电能,而且使元件发热影响其正常工作。如果介电损耗较大,甚至会引起介质的过热至绝缘破坏,所以从这种意义上讲,介质损耗越小越好。
本文中笔者基于一台63MVA/110kV的变压器产品,阐明了其成品试验介质损耗超标的原因分析及处理过程,为后续产品介质损耗超标提供了参考。
1变压器异常情况描述
此台变压器协议介质损耗要求≤0.5%,该公司在现有材料和工艺处理下,正常产品介质损耗值约为0.3%左右。
表1中变压器成品试验时,实测高压+低压对地介质损耗值为0.519%,并且高压对低压+地介损较小(0.271%),高压对低压介损很小(0.187%),而低压对高压+地介损较大(0.471%),可以确定为低压绝缘系统介质损耗偏高。
2产品制作工艺过程追溯
2.1器身干燥情况追溯
表2为此台产品干燥的主要参数,干燥时间、出罐真空度、露点值均优于正常参数要求62h,60Pa,-50℃)。
同罐干燥的一台90MVA/220k V产品介质损耗小于0.35%。说明非干燥处理引起的介质损耗问题。
2.2器身露空情况追溯
器身出罐后整理的环境温度30℃,湿度51%。器身露空时间(器身出罐至抽真空)用时7.5h,抽真空工艺要求真空度达到100Pa后再持续抽真空8.25h,实际是达到100Pa后持续抽真空10h,满足要求,最终真空度42Pa。此过程中测试油箱泄漏率为365Pa.L/s,远小于工艺要求的4000Pa.L/S,符合要求。
上述两个关键工艺过程追溯无异常。
3介质损耗超标原因排查确认
引起变压器本体介质损耗偏大的主要原因有:(1)器身干燥不彻底,含水量偏大;(2)工艺处理过程器身受潮;(3)变压器油、套管等外部材料因素引起;(4)器身中某些材料本身性能较差导致。
为了彻底查明原因,进行如下操作,在不同阶段,测试器身的介质损耗。
1)器身干燥与受潮程度验证,同时验证变压器油、低压套管的影响
表3中记录了此台产品采取不同的方式验证了低压对地介质损耗的变化,可以看出低压套管、变压器油、热油循环处理、器身重新干燥处理,对该台变压器本体的介质损耗值,均无明显改善。
表3显示:(1)去除低压套管前后,测试低压介质损耗值分别为0.469%、0.463%,无改善;(2)更换变压器油前后,测试低压介质损耗值分别为0.472%、0.471%,无明显变化;(3)热油循环重新抽真空处理,测试低压介质损耗值为0.57%,无改善;(4)器身重新干燥,抽真空注油后,测试低压介质损耗值为0.430%,相对原始值0.471%有所减小,但绕组系统(高压、低压)介质损耗值为0.510%,相对原始值0.519%无本质改善;(5)低压对铁心介质损耗值最大。结论:此台变压器的介质损耗值偏大,排除干燥、受潮、低压套管和变压器油的影响。
2)器身拆解部件验证
在器身拆解的不同阶段对介质损耗进行测试,排查具体引起介质损耗超标的组部件。
表4记录了此台产品更换铁心外侧层压木圆撑棒后的介质损耗测试情况,更换后试验结果明显改善。
表4显示:(1)A相更换撑棒后,在未干燥的情况下,A相低压对地介质损耗由0.667%降到了0.502%,A相高压+低压对地介质损耗由0.820%降到了0.532%,降幅明显;(2)C相更换撑棒后,在未干燥的情况下,C相低压对地介质损耗由0.695%降到了0.628%,C相高压+低压对地介质损耗由0.872%降到了0.656%,降幅明显;(3)三相铁心更换芯柱层压木圆撑棒后复装,器身重新工艺处理后,成品试验介质损耗值达到正常产品水平,三相低压对地介质损耗0.242%、高压+低压对地0.322%,处理方案有效。(4)铁心圆撑棒的放置图见图1和图2,铁心、撑棒和绕组的布置图见图3。说明:表4较表3测试结果偏大,可认为在拆解过程器身受潮导致。
4结论
通过这台产品不同处理方式的验证,得出此台产品器身本体介质损耗超标是由于此批铁心柱外部层压木圆撑棒的材质性能导致。另外,通过试验验证,层压木的介质损耗值是层压纸板的4~5倍。
本文中笔者基于实际产品介质损耗不合格的处理情况,为分析变压器介质损耗超标提供了新思路。