变压器油绝缘电阻下降的原因分析与处理

变压器油绝缘电阻下降的原因分析与处理

林鑫楠

广州计量检测技术研究院 广东省广州市 510000

摘要：针对某厂变压器批次性绝缘电阻降低的问题，对其产生的原因进行了分析，分析表明该厂在 2001 年和 2002 年生产的变压器油中铜离子和氨基比林含量都较高。铜离子的存在会增加变压器油中的水分含量，从而降低绝缘电阻 ；氨基比林遇酸则会生成盐，在电场中带电，盐类物质在非极性的变压器油中溶解有限，因此极易集聚形成带电微环境，从而降低变压器油的绝缘性能。本文对现场处理工艺进行了阐述，可以有效吸收变压器油中杂质，实现变压器油的循环利用。

关键词 ：变压器 ；绝缘电阻 ；氨基比林 ；铜离子 ；油再生

变压器油绝缘性能下降的原因，除了变压器油中水分的影响之外，主要还有三种 ：一是变压器油中滋生了微生物 ；二是金属含量高 ；三是极性物质污染。广东电网公司在 2015 年至 2016 年期间检测发现了某厂变压器批次性绝缘电阻降低，其中2001 年、2002 年生产的变压器绝缘电阻下降最为明显。本文将对出现这一问题的原因进行分析，并提出了一种新型的变压器油再生处理方法。即使用硅藻泥及丝光棉相组合的高效吸附滤板吸附过滤油，实现变压器油的循环利用，最大程度地减少了开采、制造、排放矿物油环节对环境的污染 。

1 变压器油绝缘电阻下降的原因分析

该厂在广东电网公司已经在运的变压器共计492 台，文中对绝缘电阻下降的变压器油开展了一系列地检测分析。造成变压器油绝缘性能下降的原因主要有 ：(1) 变压器油中含有水分 ；(2) 变压器油中滋生有微生物 ；(3) 变压器油中金属含量偏高，主要是铜离子含量，铜离子的存在会增加变压器油中的水分含量，从而降低绝缘电阻[2-4]；(4) 变压器油被极性物质污染[5] 。为查找变压器油的绝缘性能下降的具体原因，现对上述 4 种原因逐一排查分析。1.1 水分含量分析

对绝缘电阻下降明显的变压器油进行微水试验，结果表明，这些变压器油微水试验合格，可排除这一原因的影响。

1.2 微生物含量分析

对绝缘电阻下降明显的变压器油进行微生物分析，结果表明，这些变压器油均不含微生物，可排除这一原因的影响。

1.3 金属含量分析

对这些变压器油铜离子含量进行检测，分析发现，在 2001 年和 2002 年生产的变压器油中铜离子含量较高，在专项普查中绝缘电阻下降的变压器也主要集中在这 2 年。因此可以得出，变压器油中铜离子含量过高，会影响到变压器油的绝缘性能。

1.4 极性污染物含量分析

1.4.1 污染物成分分析

对绝缘电阻明显下降的主变压器油进行光散热粒度分析，结果表明，污染物的聚集体主要集中在100 ～ 1 000 nm 之间。通过分离试验，从绝缘电阻下降的油样中分离出一种高浓度的胺类化合物，分析确定该物质为氨基比林 (Aminophenazone，AP)。氨基比林遇酸则会生成盐，在电场中带电，盐类物质在非极性的变压器油中溶解有限，因此极易集聚形成带电微环境，从而降低变压器油的绝缘性能。

1.4.2 氨基比林含量普查

为了确定 AP 浓度，对广东电网公司所有年份出厂主变进行 AP 含量普查。可知 ：(1)1999 年至 2000 年出厂的主变变压器油中均含有 AP 物质，其 AP 含量均低于50 mg/kg。(2)2001 年和 2002 年出厂主变油中 AP 含量达到顶峰值，达到 100 mg/kg 左右，而绝缘电阻明显下降的主变基本也是这两个年份出厂的主变。(3)2003 年出厂的变压器主变油 AP 含量逐渐降低，从 2004 年开始出厂主变油中 AP 含量均为未检出。造成 2001 年和 2002 年主变压器油绝缘性能下降的原因是铜离子含量及氨基比林含量偏高，因此需要对铜离子含量及氨基比林含量偏高的主变进行处理。

2 处理技术分析

2.1 变压器油的传统处理方法

1) 离心分离过滤法

对于污染较严重的变压器油，可先用离心分离机进行分离过滤，用过滤的方法除去游离炭黑、粉尘等机械杂质。然后再以水洗法带走可溶性酸、碱及有机盐等水溶性杂质。需注意分离过滤前要把油加热到 70 ～ 80 ℃，在加压下或高真空下进行。

2) 活性吸附剂接触法

这种方法可以除去油中的低分子酸、溶于油中的皂化物或聚合物，或过多的不稳定的不饱和碳氢化合物。吸附剂一般有三种 ：一种是活性碳、骨碳之类多空隙物质 ；一种是天然硅铝化合物，即各种活性白土 ；一种是用化学方法制造的高空隙的硅胶或铝胶 ( 如粗孔硅胶、变色硅胶等 )。利用活性白土、氧化铝等活性剂，或者用粗孔硅胶、变色硅胶等具有较强吸附能力的物质，对老化的变压器油进行净化处理，从而除去油中的水分、色素、树脂状物、不饱和烃、有机酸，以及氧、硫等化合物有害成分，这种方法叫活性接触法。白土是一种天然矿物质，俗名叫蒙脱石、膨润土、苏州土等。

3) 真空雾化脱水法

变压器油受潮以后，为了除去水分，可在真空罐中减压至 79.8 kPa 后，加热到 70 ℃以上，使油在真空状态下雾化脱水，从而去除水分。

4) 浓硫酸酸洗法

对于严重老化的变压器油，为了除去油中树脂类物质及沥清质物质，可用 90% ～ 96% 的浓硫酸进行酸洗，从而除去这类杂质。经酸洗去除酸渣后，再进行碱洗中和、水洗后以热空气吹干。

5) 真空吸收法

对于发生故障的变压器内的变压器油，其再生方法是利用真空吸收法吸出溶于油中的气体。收集并对这些气体进行化学分析，有助于判断变压器故障的性质和原因。

2.2 高效吸附滤板吸附法

为消除变压器油中的铜离子和氨基比林，采用的是使用硅藻泥及丝光棉相组合的高效吸附滤板吸附过滤油方法，现场对绝缘电阻下降的变压器油进行再生处理。主要处理过程如下。

1) 前期工作准备

电源箱电缆连接，拆除变压器高、中、低压侧导线，真空滤油机、真空机、板式滤油机、油罐等设备就位。

2) 添加钝化剂

通过真空滤油机脱气罐排气小阀门，利用真空吸进钝化剂 ( 型号 ：T551），然后注入变压器。

3) 热油循环加热

110 kV 变压器，开 2 组加热器，温度设定在80 ℃，油循环 2 遍后关闭散热器蝶阀，升温至70 ℃。220 kV 变压器，开 3 组加热器，温度设定在 80 ℃，油循环 2 遍后关闭散热器蝶阀，最后升温至 70 ℃。

4) 放油

排油前将散热器的蝶阀打开，然后将变压器油倒入外置油罐，开始慢速排油 ( 不超过每小时3 t)，油位下降到气体继电器后，关闭储油柜两端的排气塞，用封板堵住呼吸器管口，保持旁通阀打开，然后全速排油。

5) 本体负压 ( 真空 ) 静放本体真空静放 12 h。

6) 吸附滤油

采用高效吸附滤板吸附过滤 (10 遍 )，滤纸约每 3 h 换 1 次。吸附滤油后取油样测量变压器油的介损、体积电阻率。

7) 真空滤油脱气脱杂质

采用高真空滤油机 ( 温度设定在 60 ℃ ) 进行脱气脱杂质 2 遍 ( 必要时补油，220 kV 补 1 t，110 kV 补 0.5 t)。

8) 变压器抽真空、注油

变压器在真空度 133 Pa 以下抽真空，以正常流速 ( 保证油管正压注油，如果油管出现负压现象，调小变压器注油阀 ) 进行变压器真空注油，2 个热油循环后变压器静置 24 h。

9) 绝缘测量

测量绕组绝缘电阻、主变本体介损电容量 ( 油温低于 40 ℃ )。

4 结语

本文对变压器绝缘电阻下降的原因进行了分析，通过使用高效吸附滤板吸附过滤油的方法，现场对绝缘电阻下降的变压器油进行再生处理。该处理方法可以有效吸收变压器油中的氨基比林和铜离子，减少变压器绝缘电阻下降对设备的危害，提高了系统的安全稳定运行性和可靠性 ；实现变压器油的循环利用，最大程度地减少了开采、制造、排放矿物油环节对环境的污染。

参考文献

[1]车辙.变压器故障诊断方法设计与研究[D].西安：西安科技大学，2019.

[2]钱晖，胡旭，申积良.几台变压器油中铜含量异常的分析及处理[J].湖南电力，2007(5)：14-16.

[3]李文志，孙威，朱娟.变压器油中特征气体含量超标的故障原因分析[J].电工电气，2019(10)：39-41.

[4]杨伟超，董家读，张峰.变压器油中铜离子含量对绝缘性能影响的分析与处理[J].自动化技术与应用，2019，38(1)：121-123.

[5]钱国超，邹德旭，蒋雅婷，王景林，陈曦.变压器绝缘性能下降诊断分析[J].云南电力技术，2013，41(4)：42-44.