目前国内铁路电力机车牵引变压器(以下简称变压器)采用油浸式变压器,主要分为充氮密封、开放式两种类型。根据变压器类型以及使用环境,各变压器所使用变压器油并不相同。变压器油质量是影 响变压器运行质量的关键因素,如果其质量变差或出现衰变,都会对变压器工作构成潜在隐患,严重者危及电力机车行车安全。鉴于此,对变压器油质量实施控制,对油质量标准展开研究是极为必要的。
1.质量标准分析
在此将以GB/T 7595-2008技术要求为例,对变压器油质量标准展开分析。为满足机务系统电力机车发展总体需求,国内开始按照国家标准对技术标准展开设置,变压器油质量标准也是如此。目前铁路电力机车变压器油所适用的技术标准,是参照国家标准 GB/T 7595-2008进行设置的。由于电力机车运用环境较为特殊,具有运行范围广、工作环境气温气压差异大、开启频繁以及可靠性要求较高等方面的特征,变压器油质量要求相对较高,所以需要做好质量标准分析,以通过分析与讨论,积累更多经验,保证电力机车变压器稳定运行。
2.具体标准研究
2.1油酸酯
酸值是指对1克油进行中和,全部游离酸所需氢氧化钾毫克数。其数值会将油精制深度、老化程度客观反映出来,是变压器油质量衡 量重要指标。电力机车变压器工作时,因存在铁耗和捅耗其温度会上升。为保证变压器温升不超过允许的水平,需要变压器油强迫循环冷 却。变压器油在循环冷却过程中与循环系统及空气(开放式变压器)接触,使油中产生酸性产物,进而造成油导电性能提升,绝缘性能降低状况,而酸值是对油是否还可继续使用的重要评估指标。按照标准规定,变压器油酸数值如果超过0.1mgKOH/g,则需及时对变压器油进行循环过滤处理甚至更换,不可继续进行使用。
2.2 运动粘度
变压器油是变压器热量传递介质以及绝缘介质,做好油的运动粘度选择与管控,会为油品长期使用提供更多有利条件,能够达到良好的冷却效果。如果低温粘度选择合理,可保证变压器在停止运行再进行启动时的工作安全性。但若选择油品运动粘度过大,不仅会对热量传递质量形成直接影响,同时也会影响变压器运行安全性。按照变压器设计标准要求,最低冷态投运温度是对绝缘油类进行区分的重要指标。在进行油品选择时,需要按照变压器使用环境温度,对 LCSET值展开选择,以防对有载调压开关以及油泵启动形成影响。在LCSET中,变压器油最大粘度、原标准牌号以及最高倾点是存在一定关系的,例如 10 号原标准牌号,在最低冷态投运温度为0℃环境中,其最高倾点是-10℃,最大粘度是 1800mm2/s。
2.3 pH值
pH值即水溶性酸,是变压器油质量评定的又一重要指标。通常没有进行使用的变压器油内部并不会产生酸性物质,整体酸值相对较低,pH值大概在6左右。使用一段时间之后,油开始出现老化问题,其在运行过程中所产生的酸性物质含有量会呈现出明显上升的趋势,酸值多数都会超过 0.1mgKOH/g,pH值会在4或以下范围内,油在使用过程中的出泥概率会得到明显提升,但变压器仍然可以保持稳定运行状态,不会出现重大事故;但在酸值超过0.2mgKOH/g 时,pH值会再次下降,达到3.8以下,此时油劣质化状况极为明显,会产生大量油泥,会对变压器运行形成严重干扰。因此,建议将油pH值规定在大于4.2的标准。
2.4 沉淀物、油泥在对油中油泥进行检查时,需要在油泥处于胶体或溶解状态时,向其中添加正庚烷,进而将油中油泥沉积物沉析出来,用于后续检验。 因为油泥在老化油以及新油中的溶解程度并不相同,所以在老化油中加入新油,便会产生一定量的油泥,而油泥的沉积会对设备散热性能形成直接影响,且会使金属以及固体绝缘材料受到干扰,出现腐蚀问题,致使绝缘性能出现严重下降问题,会对变压器运用产生极为不利的影响。鉴于此,在比例混油超过 5%时,就需要展开油泥析出测试, 以防造成重大安全事故。
2.5 溶解气体
通过对变压器绝缘油内部气体组成成分及其含量的定量分析,判断变压器内部运行状态。作为机车核心设备,变压器在正常进行运行时,内部也会因为氧气、高温热以及其他因素影响,出现变质、老化等问题,会分解出一定量的气体,像二氧化碳、氢气等,这些气体会溶于油中,并对油品质量形成影响。为保证变压器设备使用质量,确保其不会对机车运行产生干扰,国内外一直在对各种气体检测方式进行着研究,其中以气相色谱技术(以下简称GC)应用最为广泛。通过气相色谱技术对变压器油样中特征气体(氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳)含量的定量分析,为确保变压器可靠运 行和状态维修提供数据支撑。
依据 DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判定导则》关于溶解气体含量及其产生速率的注意值的推荐标准,综合运用特征气体 法、气体含量比值法综合推定变压器运行状态,及时发现变压器存在 的潜在隐患,视具体情况采取不同的维修维护策略。
2.6 介电强度
介电强度,即击穿电压,主要用于判断油悬浮物污染程度以及绝 缘油含水量。通过对击穿电压的分析,对绝缘油电气性能展开评定,并对注入设备前的油品过滤程度以及干燥程度展开检验,属于常规试验范畴。在具体进行检验过程中,会将试验油样本放置在专门设备之中,会通过对匀速升压交变电场的运用,对样本展开作用,直至其被击穿位置。如果在运行过程中,油击穿电压数值较低,则表明油品使用存在危险,需要及时进行更换。按照标准规定,机车变压器用油的击穿电压数值应控制在45kV左右,甚至在60kV左右。
结束语:
鉴于变压器油质量对变压器以及电力机车运行所产生的重要影响,铁路部门需要进一步加强对变压器油质量标准的研究力度,应以国家出台相关技术标准为依据,做好质量标准设置与调整,实现对变压器油酸酯、介电强度以及运动粘度等数值的合理判断,确定变压器油质量是否与相应要求相符,是否适合继续进行使用,及时发现油的质量问题,消除各项潜在风险,从而实现对潜在问题的有效预防,达到最佳机车运行模式。