一、定義與基本成分
變壓器油,又稱絕緣油,是一種從天然石油中經(jīng)過蒸餾、精煉而得到的礦物型絕緣液體。它主要由多種碳?xì)浠衔锝M成,其中以烷烴、環(huán)烷烴為主,芳香烴含量較少,這使得它具有良好的絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性。
二、主要作用
(一)絕緣作用
變壓器內(nèi)部存在大量的帶電部件,如繞組、鐵芯等,這些部件之間以及與外殼之間需要可靠的絕緣隔離。變壓器油的絕緣強度遠高于空氣,能有效阻止電流的泄漏和擊穿,保證設(shè)備的絕緣性能。例如,在變壓器的繞組之間、繞組與鐵芯之間,變壓器油填充了間隙,形成了良好的絕緣屏障,防止短路故障的發(fā)生。
(二)冷卻作用
變壓器在運行過程中,由于鐵芯的磁滯損耗、繞組的銅損等會產(chǎn)生大量的熱量。變壓器油能夠通過對流作用將這些熱量傳遞到油箱壁,再通過油箱表面的散熱片散發(fā)到空氣中,從而降低設(shè)備的溫度,確保變壓器在正常的溫度范圍內(nèi)運行。大型變壓器還會配備油泵和冷卻器,進一步增強變壓器油的冷卻效果。
(三)滅弧作用
在變壓器的分接開關(guān)操作過程中,可能會產(chǎn)生電弧。變壓器油具有良好的滅弧性能,能夠迅速熄滅電弧,防止電弧對設(shè)備造成損壞。同時,油還能在電弧作用下分解產(chǎn)生氣體,這些氣體有助于熄滅電弧。
(四)保護作用
變壓器油可以隔絕空氣中的氧氣和水分,防止鐵芯和繞組等部件發(fā)生氧化腐蝕和受潮。此外,變壓器油還能吸附設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)和游離碳,減少它們對設(shè)備絕緣性能的影響。
三、分類
(一)按基礎(chǔ)油類型分類
礦物型變壓器油:以天然石油為原料,經(jīng)過蒸餾、精制等工藝加工而成。它具有來源廣泛、成本較低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,是目前應(yīng)用最廣泛的變壓器油類型。根據(jù)其低溫性能的不同,又可分為 10 號、25 號、45 號等牌號,分別適用于不同的氣候地區(qū)。
合成型變壓器油:由化學(xué)合成方法制備而成,如硅油、酯類油等。合成型變壓器油具有優(yōu)異的耐高溫性能、抗氧化性能和低溫性能,適用于一些特殊場合,如高溫環(huán)境、高海拔地區(qū)等,但成本相對較高。
(二)按用途分類
普通變壓器油:主要用于一般電力變壓器、電抗器等設(shè)備。
斷路器油:專門用于高壓斷路器,具有更好的滅弧性能和絕緣性能。
電纜油:用于電纜的絕緣和冷卻,具有良好的流動性和絕緣性能。
四、性能要求
(一)絕緣性能
絕緣性能是變壓器油最重要的性能之一,通常用擊穿電壓來衡量。擊穿電壓越高,說明變壓器油的絕緣性能越好。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,新變壓器油的擊穿電壓不應(yīng)低于 30kV(對于 35kV 及以下設(shè)備)或 40kV(對于 110kV 及以上設(shè)備)。此外,變壓器油的體積電阻率、介損等指標(biāo)也需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
(二)理化性能
黏度:黏度是衡量變壓器油流動性的指標(biāo)。黏度不宜過大,否則會影響油的冷卻效果;但黏度也不宜過小,以免在設(shè)備運行過程中出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。不同牌號的變壓器油具有不同的黏度特性,應(yīng)根據(jù)設(shè)備的要求和使用環(huán)境選擇合適的牌號。
閃點:閃點是指變壓器油在規(guī)定條件下加熱到能被火焰點燃的最低溫度。閃點越高,變壓器油的防火安全性越好。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,變壓器油的閃點不應(yīng)低于 135℃。
凝點:凝點是指變壓器油在規(guī)定條件下冷卻到失去流動性的最高溫度。凝點越低,變壓器油在低溫環(huán)境下的流動性越好,適用于寒冷地區(qū)。例如,45 號變壓器油的凝點不高于 - 45℃,適用于嚴(yán)寒地區(qū)。
酸值:酸值是衡量變壓器油中酸性物質(zhì)含量的指標(biāo)。酸值過高會導(dǎo)致油的絕緣性能下降,還會腐蝕設(shè)備的金屬部件。新變壓器油的酸值應(yīng)不大于 0.03mgKOH/g。
(三)氧化安定性
變壓器油在長期運行過程中會與氧氣接觸,發(fā)生氧化反應(yīng),生成有機酸、膠質(zhì)等有害物質(zhì),影響油的性能和設(shè)備的安全運行。因此,變壓器油需要具有良好的氧化安定性,以延長其使用壽命。通常通過添加抗氧化劑來提高變壓器油的氧化安定性。
五、檢測與維護
(一)定期檢測
為了確保變壓器油的性能符合要求,需要定期對其進行檢測。常見的檢測項目包括擊穿電壓、介損、酸值、水分、閃點、黏度、油中溶解氣體分析等。油中溶解氣體分析是一種重要的檢測方法,通過分析油中溶解的各種氣體(如氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等)的含量和比例,可以判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障,如過熱、放電等。
(二)維護措施
過濾凈化:當(dāng)變壓器油中含有雜質(zhì)、水分等有害物質(zhì)時,需要進行過濾凈化處理。過濾凈化可以去除油中的固體顆粒、水分和氣體,提高油的絕緣性能和清潔度。
添加抗氧化劑:當(dāng)變壓器油的氧化安定性下降時,可以添加適量的抗氧化劑,以延緩油的氧化過程。
換油:如果變壓器油的性能嚴(yán)重下降,無法通過過濾凈化等方法恢復(fù)時,需要及時更換新油。換油時應(yīng)徹底清洗設(shè)備內(nèi)部,避免舊油殘留對新油造成污染。
六、注意事項
儲存與運輸:變壓器油應(yīng)儲存在清潔、干燥、通風(fēng)良好的倉庫內(nèi),避免陽光直射和雨淋。儲存容器應(yīng)密封良好,防止水分和雜質(zhì)進入。在運輸過程中,要避免劇烈碰撞和泄漏。
使用過程:在添加變壓器油時,要確保加油設(shè)備清潔,避免將雜質(zhì)帶入設(shè)備內(nèi)部。設(shè)備運行過程中,要定期檢查油位和油色,發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。
安全環(huán)保:變壓器油屬于易燃液體,在儲存、使用和處理過程中要注意防火安全。廢棄的變壓器油屬于危險廢物,應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定進行處理,避免對環(huán)境造成污染。
總之,變壓器油在電力設(shè)備中發(fā)揮著重要的作用,了解其性能、分類、檢測維護等知識,對于保障電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。在實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)設(shè)備的要求和使用環(huán)境,選擇合適的變壓器油,并做好日常的檢測和維護工作。