近几年来，大型电力变压器在安装和运行过程中，多次发现变压器油介质损耗因数tgδ的异常现象，它不仅影响施工进度，造成人力和物力的浪费，而且也影响变压器的安全运行。所以是当前变压器的一个突出问题。本节将分析产生异常现象的原因，并指出处理方法。
一、异常现象
大型电力变压器在安装和运行过程中，出现的异常现象主要有：
（1）变压器油介质损耗因数tgδ增大。例如，某台SFPZ7一120000/220型电力变压器，经现场验收合格后，于1993年9月28日投入运行。验收试验结果如表1－26所示。
表1－26 收验试验结果
绝缘电阻（Ω）  变压器油介质损耗因数
tgδ（90℃）
测量方式  1min  10min  极化指数 
高压低压及地  5000  10000  2．0  0.38%
低压高压及地  5000  11000  2．2 
　变压器投入运行后，满负荷运行，油色谱跟踪试验一切正常，其中1994年6月7日变压器油的tgδ值为0．98％，也满足运行要求。1991年11月21日停电预防性试验时，发现变压器绝缘电阻下降，变压器的tgδ值高达9．77％，其试验结果如表1-27所示。
表1－27 预防性试验结果
绝缘电阻（Ω）  变压器油介质损耗因数
tgδ（90℃）
测量方式  1min  10min  极化指数 
高压低压及地  1240  1350  1．09  9．77%
低压高压及地  2779  3390  1．22 
（2）变压器油介质损耗因数tgδ值分散性大。例如，某台250MVA、500kV的单相自耦变压器，多次测量其油的介质损耗因数tgδ，测量结果分散性较大，如表1-28所示。
表1－28 250MVA、500kV主变压器的油介质损耗因数tgδ测量结果
油样号  *次测量  第二次测量
电容量
（pF）  tgδ
（％）  加温时间
（min）  温度
（℃）  电容量
（pF）  tgδ
（％）  加温时间
（min）  温度
（℃）
1  131．7  2，44  34  90  133．6  2．17  40  90
131．9  1．21  55  90  133．6  1．46  55  90
132．1  0．70  97  90  133．4  0．75  95  90
_  _  _  _  133．6  0．51  135  90
2  132．6  1．98  28  90  133．6  1．63  35  90
133．6  1．19  40  90  _  _  _  _
3  133．7  1．97  27  90  133．5  1．89  34  90
4  133．7  1．98  26  70  133．5  2．81  14  90
133．7  2．21  45  80  133．4  2．30  24  　
132．4  1．74  60  90  133．4  1．89  29  90
再加，某500kV电力变压器，避光取抽样，测得油的tgδ值为4.85％，不避光取油样，测得油的tgδ值则为0．14％。
对同一油样，避光取出之后，及时测试时，tgδ值较高，存放一段时间或者加温、加压测过一次tgδ后，再进行测量时，其tgδ值明显减小。例如，某500kV电力变压器，进光取油样曾测得油的tgδ为1．63％，放置17h后再进行测量，测得油的tgδ值则为0．272％。若光和时间同时作用，油样的tgδ将大大降低，如表1－29所示。
表1－29光和时间同时作用对油tgδ值的影
见光放置无数  电a（％）（70℃）
油样A  抽样B  抽样C  油样D
1  4．7  1．4  0．574  0．59
6  0.24  0．25  0．35  0．32
1  4．91  1．95  0．93  0．86
8  0.89  0．10  0．11  0．07
1  6．04  1．4  0．59  0．575
6  _  _  0．14  0．64
8  0．34  0．10  0．11  0．08
（3）变压器油介质损耗因数tgδ值超标、分层。例如，某合90MVA、220kV电力变压器，由于在安装过程中多次放油，使变压器绕组表面受潮，引起整体绝缘性能下降。因此对该变压器进行真空热油循环干燥处理。在处理过程中，当热油循环的油温上升到30℃以上时，变压器油的介质损耗因数tgδ明显上升，油温升到80～85 ℃时，油的tgδ达到规范规定值的10倍以上，而且油箱上部油的tgδ大（静放时为15．146％），油箱下部油的tgδ小（静放时为0．102％）。再如，某合90MVA、220kV电力变压器，在上部和下部分别取油样，测得的tgδ值上部为5．20%，下都为8.63％。

产生异常现象的原因
1．油中侵入溶胶杂质
变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质，注油后使油受到一定的污染；在进行热油循环干燥过程中，循环回路、储油罐内不洁净或储油罐内有被污染的残油，都能使循环油受到污染，导致油中再次侵入溶胶杂质。
溶胶具有以下特性：
（l）粒子能通过滤纸，扩散极慢；普通显微镜下看不见。
（2）粒子与介质之间有分界面，各成一相，并持有足够大的界面自由能。由于界面自由能有一个自发的减少过程，所以势必引起粒子自动聚结，粒子自动合并，由小变大，当粒子直径大10－7m时，体系即转变为粗分散系（通常把一种物质细分成或大或小的粒子，分散在另一种物质中所形成的体系）。所以溶胶在热力学上是处于非平衡的不稳定状态。
（3）溶胶具有一定的动力稳定性，即胶粒处于不断的运动状态，不能从分散质中分离出来。分散度越大，粒子越小，动力稳定性越大；分散相和分散介质密度差越小，动力稳定性也越大。实际上胶粒有一个沉降平衡过程，即粒子因重力而沉降，使容器底层浓度加大，而粒子的扩散是使全部浓度趋于一致，当这两个过程所起的作用相等时，分散体系在各水平面上的浓度，保持某一固定数值。
（4）由于溶胶热力学上的不稳定性，胶粒迟早要经过聚结交大，使分散度降低，胶粒动力稳定性减弱。当粒子大小超出胶体范围时，粒子的布朗运动就克服不了重力作用，而从介质中沉出，这种现象叫做聚沉。所以从理论上说，经聚结而聚沉是溶胶体系的必然发展趋势。
溶胶动稳定性大，发展聚沉的时间就长，动稳定性小时，在几分钟之内即可聚沉。许多因素如光、温度、电场等作用能加速聚沉。
（5）由于溶胶具有很大的界面和界面自由能，所以有吸附某些物质而降低界面能的趋势。溶胶粒子常常选择吸附作为稳定剂的电解质的某种离子，而其表面带有电行。带电的溶胶粒子在外电场作用下有作定向移动的现象，被称为电泳现象。液体介质的电泳的电导
用下式表未

 
式中 n-单位体积中的粒子数；
r-粒子半径；
V-粒子动电位；
η-油的粘度。
变压器油的介质损耗因数tgδ主要决定于油的电导，它可用下式表示
 
 
式中 r-体积电导系数；
ε-介电常数；
f一电场频率。
由此式可知，油的tgδ正比于电导系数r。油中存在溶胶粒子后，由电泳现象引起的电导系数，可能超过介质正常电导系数的几倍或几十倍。
由于溶胶粒子的直径在10-9～10-7m之间，能通过滤纸，所以油的tgδ值升高后，经过真空和压力式滤油机处理都降不下来。例如，有的单位采用进口二级真空净油机对油进行热油循环处理100h以上，油的tgδ值仍没有下降。
胶粒能自动聚结，热力学上处于非平衡的不稳定状态，以及光、温度等因素能加速胶粒聚沉的特性，可用来解释油的tgδ分散性以及油见光、加温、加电压和放置一定时间之后，tgδ值减小的现象。
胶粒的沉降平衡，使分散体系在各水平面上浓度不相等，越往容器底层浓度越大的特性，可用来解释油上层tgδ小，下层tgδ大的现象。但是，在热油循环干燥后，当没有达到沉降平衡时，也可能出现上层油村大而下层油tgδ小的现象。
2．微生物细菌感染
变压器油中的微生物细菌感染问题受到广泛重视，是目前变压器油研究的关注点之一。通常认为，微生物细菌感染主要是在安装和大修中苍蝇、蚊虫和细菌类的侵入所造成。在吊罩检查时发现有一些蚊虫附着在绕组的表面上。它们也有滤过的特性，大致可分为微小类、细菌类、霉菌类等，它们大多生活在油的下部沉积层中。由于污染所致，在油中含有水、空气、碳化物有机物、各种矿物质及微细量元素，因而构成了菌类生长、代谢、繁殖的基础条件。变压器油在运行时的温度也是微生物生长的重要条件。故温度对油中微生物的生长及油的性能有一定影响，试验发现冬季的办值较稳定。另外，温度对油中微生物的存在也有明显影响。试验表明，某油样中的细菌平均数为 0．3个／ml，经升温至 70℃且保持30min后，测定油样中的细菌数为0。
环境条件对油中微生物的增长有着直接的关系；而油中微生物的数量又决定了油的电气性能。由于微生物都含有丰富的蛋白质，因此微生物对油污染实际是一种微生物胶体的污染。其影响是使油的电导增大，所以电导损耗也增大，致使tgδ增大。
3.油的粘度偏低使电泳电导增加，导致tgδ值升高
新疆生产的用于国产*500kV电力变压器的45号油与25号油相比，切割馏分较窄（干点与初馏点温度之差），为 72～82 ℃，而石油七厂和兰州炼油厂生产的25号油，分别为108℃和127～167℃，所以油的平均分子量较低，粘度、比重、闪点虽然均在合格范围之内，但比较来说是偏低的。因此，在同一污染情况下，就更容易受到污染，这是因为粘度低很容易将接触到的固体材料中的尘埃迁移出来，使油单位体积中的溶胶粒子数。增加。由上所述，n增加、粘度η减小，均使电泳电导rc增加，从而导致总的电导系数r增加，即总介质损耗因数增加，分散性也明显增加。
4．热油循环使油的带电倾向增加，导致tgδ值升高 大型变压器安装结束之后，要进行热油循环干燥。一般情况下，制造厂供应的新油， 其带电频向很小，但当注入变压器以后，有 些仍具有新油的低带电倾向，有些带电倾向则增大了。经过热油循环之后，加热将使所有油的带电倾向均有不同程度的增加。油的带电倾向与变压器内所用的绝缘材料、油品及油的流速、温度等因素有关，所以在处理油的过程中，要特别考虑影响带电倾向增加的因素。 油的带电倾向与其介质损耗因数有密切关系，如图1－59所示。虽然呈现很大的分散性，但基本规律是tgδ随着油带电倾向的增加而上升。因此，热油循环后油带倾向增加，也是导致油tgδ升高的原因之一。

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