变压器油常见问题与解决方案

                                          作者：武汉彤辉科技有限公司

  1．电器绝缘油有哪些种类?
 　 电器绝缘油包括变压器油、电容器油、电缆油和油开关油(断路器油等)。这类油通常称为电器用油或绝缘油。
  2．绝缘油的主要作用是什么?
 　 绝缘油在电器设备中主要起到绝缘和冷却作用。如变压器中铁芯和线圈均浸在变压器中，使其与空气和潮气隔绝，变压器油能使变压器线端之间，高压线圈和低压线圈之间，线
圈和接地的铁芯及油箱壁之间有良好绝缘，并能将热量传导出去。
  3．绝缘油有哪些特性?
  　绝缘油的主要性能有3方面：首先是绝缘性良好，即介电强度(或击穿电压)高，且介质损耗因数很小。高的介电强度(或击穿电压)确保导电体能得到良好绝缘，并可防止在使用普
通绝缘油时，在电压作用下电极之间发生跳火的现象。低介质损耗因数可大大降低交流电改变极性时引起的能量损失。其次是良好的传热性和流动性、油品具有较适宜粘度和低的凝点
(或倾点)、确保变压器芯和绕组能够有效冷却，使开关、断路器、泵、调节器、负载分接点变换器机构等能灵活动作。此外还应具有出色的氧化安定性，可大大减少储存和使用期间产
生的油泥和酸性物质。这些油泥和酸性物质都会对油品电气性能和冷却能力产生不良影响并缩短其使用寿命。
    4．绝缘油中水分的来源有哪些?以何种形式存在?
　    绝缘油在包装运输和储存管理过程中，如保管不妥有可能进入水分，此外石油产品有一定程度吸水性，能从大气中或与水接触时，吸收和溶解一部分水，绝缘油的吸水能力与其组
成以及所处温度环境均有关。一般说来在20~C时绝缘油溶解水能力为40×10“左右，通过工业脱水装置可使变压器油的含水量降到10×100左右，此外油品的吸潮性随空气相时湿
度和油温呈线性增加。如油样在60~(3下，相对湿度为40％时，油中含水量为80×10～，当相对湿度为80％时，油中含水量达200×10～。不同化学组成的油品，其吸水性可达到数十
个10“之差，油内芳香烃成分愈多，相对说来油品的吸潮性愈高，油内存在某些极性分子也均能增加油品的吸潮性。
    水在绝缘油中以3种方式存在：
    ①悬浮状。水分以水滴形态悬浮于油中。
    ②浮化状。指水分的极细小的水滴状均匀分散于油中。
    ③溶解状。水分以溶解于油之中形式存在。
    5．水分对绝缘油电气性能有哪些不利的影响?
  　  水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有*大的危害，首先水分会降低油品的击穿电压。据报道，当油中含水量为0．Ol％时，击穿电压约为15kV，当水含量增加到O．03％时，击穿电压降到6kV左右，同时水分对介质损耗因数也有明显的影响。随油品内水分增加，介质损耗因数增加，当油中水含量为0．02％时，介质损耗因数为1×10_。，当水含量增加15倍，即O．10％时，介质损耗因数增至为2．1×10～。
  　  此外，水分还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的介质损耗因数，增加油的吸潮性，并对油的氧化起催化作用。一般认为受潮的油比干燥的油老化
速度要增加2—4倍，所以长期以来人们对绝缘油中的水的存在给予*大的关注。目前国内外的变压器油标准中都对水分提出要求控制在40×10“左右。
    6．对“运行中变压器油”进行闪点监控有什么意义?
 　   闪点是绝缘油在储存和使用过程中的一项安全指标。尤其是对运行中变压器油的监控，闪点是一项*项目。闪点的下降表示油中有挥发性可燃物产生，这些低分子碳氢化合
物往往是由于电器设备局部故障，造成过热使绝缘油在高温下热裂解时产生的，因此通过闪点可及时发现电器设备是否有过热故障出现，对于新充人设备及检修处理后的油来说，测量
闪点可以发现是否有轻质馏分油品混入，闪点过低会导致电器设备发生火灾，甚至爆炸。因而在各国变压器油的新油标准中均有严格的闪点控制指标，一般闭口闪点不低于140~C，开
口闪点不低于145~C。对“运行油”的闪点也有严格控制，每次测得的闪点下降值不得比前次低5℃。
    7．何谓绝缘油的凝点和倾点?此指标对绝缘油使用性能有何影响?
　    绝缘油的凝点是油液面不移动时的搞温度。绝缘油的倾点是试油流动的低温度。
  　  绝缘油是由不同烃类组成的混合物，各种烃类的凝点也是不相同的。因而当油品降温时，油品并不立即凝固，要经过一个稠化阶段，在相当宽的温度范围内逐渐凝固。因而油品
的凝点或倾点仅仅是油品丧失流动性时近似的gao温度。

　　凝点和倾点在一定程度上反映油品的低温I生，此项指标在国外也可以根据使用场所及气候和环境的温度由生产和用户协商。
   　 在我国颁布的GB’7595运行中变压器油质量标准中规定额外开关油添加降凝剂时，应增加凝点试验，并具体规定气温不低于一5℃的地区，油品凝点不高于一10~C；气温不低于
一20％：的地区，油品凝点不高于一25℃；气温低于一20~C的地区，油品凝点不高于一45℃。如在低于凝点的气候下使用，油品失去流动，设备无法启动和工作。
  8．运动粘度对绝缘油使用中有什么影响?
　　在变压器中变压器油作为绝缘和传递热量的介质，要求选择合适的粘度以保证油品在长期运行中起到理想的冷却作用，选择合理的低温粘度以保证变压器在停止运行再启动时能安
全工作。因而美国ASTM 19487变压器油标准中规定0~C和100~C运动粘度的要求，在电工委员会颁布的IEC 296标准中也规定了40~C、一15℃(或一30~C、一40~C)运动粘度的要求。粘度过大影响传热，反之工作安全性降低。
  9．为什么要控制绝缘油的密度(或相对密度)?
　  密度(或相对密度)与油品的组成以及水的存在量均有关。对于绝缘油来说控制其密度在某种意义上也控制了油品中水的存在量，特别对于防止在寒冷地区工作的变压器在冬季暂时
停用期不出现浮冰的现象更有实际意义。如果绝缘油中水分过多，在气温低时会在电极上粘附冰结晶，但当气温升高时，粘附在电极上冰结晶会融化，增加导电性，从而会出现放电的
危险，为此对绝缘油控制密度，一般要求在20~12时密度不大于895kg／m’。
　10．测定酸值对绝缘油的使用有何意义?
  　  绝缘油的酸值是表明油品中含有酸性物质，即有机酸和无机酸的总值，一般酸中和1g绝缘油中酸性物质所需的氢氧化钾mg数来表示。
  　  对于未使用过的新变压器油几乎不含酸性物质，其酸值相当小，但油品在长期储存下，尤其是充人电器设备投入运行后，难免会与空气中氧接触，油品易被老化。氧化初期时主要
生成低分子有机酸，进一步氧化产生高分子有机酸以及酸陛产物，在绝缘油中存在上述各类酸性物质后，则会提高油品的导电性、降低油的绝缘性能，还可能产生对金属的腐蚀。在运
行温度较高(80~C以上)的情况下，促使固体纤维纸绝缘材料发生老化现象，从而缩短设备的使用寿命。
   　 对于未使用过变压器油酸值一般在O．03mgKOH／g，对运行油控制酸值不大于0．1n~OH／g。
    11．测定运行中绝缘油pI-I值的意义是什么?
 　   一般未用过的(新的)变压器油几乎不含酸性物质，其酸值较低，pH值在6～7范围内，pH值主要用来表示绝缘油水溶性酸的指标。
  　  根据我国现场调查情况、模拟试验以及实验室内老化试验结果的油分析，对运行中变压器油一般酸值大于0．1m鲋)H／g，pH值等于或小于4．0时变压器运行油析出油泥的可能性增加，反之则变压器油可基本保证变压器良好可靠地工作，当酸值升到0．2mgK()}L／g以上或pH值低于3．8时，油质劣化显著，会有较多油泥产生。因而对运行油规定pH值应大于4．2。
    12．测定变压器油的氧化安定性的意义是什么?
   　 变压器油的氧化安定性是将一定量的试油置于恒定温度的油浴中，在有铜催化剂存在下，通入氧气、连续氧化164h后，测定其生成的酸值和沉淀物。用氧化安定性指标来估计
油品使用寿命。
  　  由于变压器油在变压器运行中油温为60。80~C，当超负荷运行时，油温更高。油品在长期使用过程中不可避免与氧气接触，从而油品会老化而生成酸性物质或油泥，然而酸性物
质会对设备中所用铜、铁等金属材料腐蚀而生成金属盐，更加速油品老化，生成的油泥粘刚在线圈和绝缘部件上，造成堵塞通道，加速固体绝缘材料老化，严重影响散热，导致变压器
中线圈局部过热，从而发生事故。
 　   长期以来，人们利用氧化安定性指标来预测油品的使用寿命，特别对变压器油这样一种需要长周期使用的油品来说，尤为重要。因为一个大的变压器往往需注入几十吨油。当设备
投入运行后，能安全、正常以及长时期的工作对于国家经济和生活的正常运转有着直接影响，若油品氧化安定性较好，在使用中变化较小，使用寿命长，不仅节省油料，减少检修设
备所消耗的人力和物力而且还可以保证各部门正常工作，为此人们对变压器油的安定性指标给予极da的关注。
    13．何谓绝缘油的介质损耗因数?
　    绝缘油的介质损耗因数用介质损耗角正切值来表示，而介质损耗角是外施交流电压与它里面通过的电流之间的相角和余角。
  　  变压器油是在变压器或相类似设备中作为绝缘介质存在，在交流电路产生的变化电场作用下，理论上在介质内部只会通过微弱的电容电流，它与施加电压的相位提前90~，因此是
无功电流，只影响设备的功率因数，不会产生功率损失，但实际上在油内会或多或少存在能．使内部电荷不平衡或由于电场作用而产生的极性分子，它们能起到导体作用，从而产生电阻性的传导电流(或称泄漏电流)，此电流与施加电压同相位，因此是有功电流，引起功率损失，称为绝缘油的介质损耗，用传导电流与电容电流的比值(谫)来表示，称为介质损耗因数。
  　  介质损耗因数是评定绝缘油电气性能的一项重要指标，特别是油品劣化或被污染对介厨损耗因数变化更为明显，在新油中极性物质较少，所以介质损耗因数一般在0．0001一O．OOJ之间范围内。运行油介质损耗因素过大就要采取处理措施。
    14．何谓绝缘油的击穿电压?
  　  击穿电压也是评定绝缘油电气性能的一项指标，可用来判断绝缘油含水和其它悬浮物jj染的程度，以及对注入设备前油品干燥和过滤程度的检验。
  　  对清净干燥的油施加一个逐渐升高的电压时，在电压的负会发射击电子，当电子具有足够能量时，可使油分子微化离解，于是整个离解过程随电压升高而加强，当达到某一个
电压后，会产生大量传导电流而形成电弧，这种现象被称为击穿，击穿时电压被称为击穿电压。若油中有水或固体物存在时，则会使击穿电压变小，这时由于水和固体物的导电性均比
油大之缘故。运行中油的击穿电压低是变压器工作危险的信号。
   　 对于变压器油国内外标准中规定击穿电压一般在40～50kV，高的达60kV甚至更多。
    15．何谓电容率?
  　  电容率又称介电常数(或相对介电常数)，测定在一个电容器两电极之间和周围全部只有绝缘油充满时的电容与同样电板的真空电容之比。不同绝缘油具有不同电容率，电容率通常
随温度和频率而发生变化，在实际使用中，要求电容器油的电容率随温度和频率变化越，J、越好。如果电容器的电容率变化较大，失去安全感，应采取相应的措施。
    16．测定变压器油析气性的目的和意义是什么?
   　 变压器油在使用过程中受到强的电应力作用会发生化学变化产生气体。电气设备大多熏浸在绝缘油中工作，绝缘油在高电压强度下，由于发生瞬间放电或进缘放电，使油品脱氢。
一般绝缘油本身不能吸收氢气，具有一定粘度的大容量绝缘油不会使析出的氢气迅速脱离油相，使得绝缘油中存在游离状态的氢气泡，即气穴。这些气穴的存在严重影响变压器的运行
安全。
  　在电场和电离作用下绝缘油的析气性是用来评价绝缘油在受到其强度足以引起在油、气交界面上放电的电场(或离子场)作用下，吸收或放出气体的趋势，它是目前评定超高压变压
器油性能的一项重要指标。析气性和油品组成和加工工艺有关。
   　 目前我国测定的超高压变压器油标准对析气性指标明确规定不大于+5肚L／mine，
    17．我国目前有哪些绝缘油标准?此类产品主要适用哪些范围?
   　 我国目前已制定有GB 2536—90电气绝缘油标准(变压器油标准)，主要用于330kV及其以下的变压器和有类似的要求电器设备中。
  SH 0351—92(1998)断路器油，主要用于断路器中。
  sH 0040—91(1998)超高压变压器油，主要用于500kV变压器和有类似要求的电器设备中。
  18．何谓新变压器油?
　  是指末用过的，即未与电器设备的材料和构体材料接触过的新油，它的质量应符合该产品标准的要求。
  19．何谓设备投入运行前的油?
 　 新油直接或经过某种处理后充入电器设备，但未使用、未通电的油。
  20．何谓运行中变压器油?
  　当变压器油充入设备中，而该设备投入运行后，此油称运行中变压器油或运行中油。
  21．如何验收新变压器油?
 　 新变压器油按GB 2536—90变压器油标准或SH 0040—9l超高压变压器油标准验收。
  22．如何验收设备投入运行前的油?
 　 投入运行前的油按以下指标验收：
　  水溶性酸    (pH值)≥5．4
 　 酸值    ≤0．03mgKOH／g
  　闪点(闭口)    >140~(2(10．25号油)
机械杂质
游离碳
水分
>135℃
无
无
500kV变压器和互感器套管
220。330kV变压器和互感器套管
66。110kV变压器和互感器套管
界面张力(25℃)
介质损耗因数(90％)
500kV变压器和互感器套管
≤300kV变压器和互感器套管
击穿电压
500kV变压器和互感器套管
≤10×10—6
≤15×10—6
≤20×10—6
≥3．5×10—2N／m
≤0．007
≤0．010
≥60kv
 330kV变压器和互感器套管    ≥50kV
 66～220kV变压器和互感器套管    ~40kV
 20，25kV变压器和互感器套管    ≥35kV
≤15kV变压器和互感器套管    ≥25kV
23．运行中油应达到的常规检验质量标准有哪些?
运行中油常规的检验质量标准为：
水溶性酸(pH值)    ≥4．2
酸值    ≤0．1mgKOH／g
闪点(闭口)    不比新油标准低5℃
    不比前次测定低5℃
机械杂质    无
游离碳    无
水分
500kV变压器
220—330kV变压器
66～llOkV变压器
500kV互感器套管
220-330kV互感器套管
66-110kV互感器套管
界面张力
介质损耗因数(90~C)
500kV变压器和互感器套管
≤300kV变压器和互感器套管
击穿电压
~20-10-6
~<30-10-6
~<40~10-6
~<15-10-6
~<25~10-6
~<35 x 10-6
I>1．9~10-2N／m
≤O．020
≤0．040
    500kV变压器和互感器套管    ≥50kV
    330kV变压器和互感器套管    ≥45kV
    66-220    ~>35kV
    20-35    ~>30kV
    ≤15    ≥20kV
    　当主要变压器运行油的pH值接近4．4或颜色骤然变深时，应加强监督，若其他某项指标亦接近允许值或不合格时，则应立即采取措施。
   　 当油开关发生多次跳闸后，应取样分析闪点和击穿电压。
    24．变压器油的界面张力发生变化说明什么?
    (1)界面张力表示绝缘油和不相溶水之间产生的张力；
    (2)油品因使用后老化变质生成氧化产物、油泥等均对界面张力有影响；
    (3)未用过变压器油的界面张力一般可达40—50mN／m，油品老化后，由于生成各种有机酸(一COOH)及醇(一OH)等极性物，使油品的界面张力逐渐下降。
    25．绝缘油的含(吸)水量与哪几种因素有关?
    (1)与油品的化学组成、温度、暴露在空气中的时间以及油品的老化程度均有关；
    (2)油品中的含水量是随油温增加而增大，随油温下降而减少；
　(3)随油品中芳烃含量增加，油的吸水能力也随之增强。
    26．如何进行变压器和互感器套管补油和换油?
    　由于充油变压器运行时间很长(一般20。30年)，补油与换油是难免的。但应遵循GB／T14542"运行中变压器油维护管理导则”，要点如下：
    (1)hao补加同一油源，同一牌号及同一添加剂的新油。补加油品各项特性指标都应不低于设备内的油。当补加量在5％以内时，通常不会出现问题。若补油量超过5％时，应先
作混油试验，看有否油泥出现。
    (2)不同牌号油原则上不宜混合使用。若要混用，应先做倾点，再按DL／L 429．7《油泥析出测定法》方法预先进行混油的老化试验。确认无沉淀物产生，介质损耗因数不大于已充
油数值，方可进行补充油过程。
    (3)无论补何种油，都要掌握混合后的油质应不低于运行油(或新油)中差的一种。
    (4)换油注意事项，基本上与补油要求相同。但应尽量把变压器油放光，以免新油质量下降。
    27．对运行中变压器油可采取哪些防劣化措施?
   　 为延长油的使用寿命，应加强对运行中油的维护工作，防劣措施有3种，可在油中添加T 501抗氧剂，安装热虹吸过滤器(净油器)。对于1000kV．A以上变压器应至少采用下述任何
一种防劣措施。
    ①新油和再生油T 501含量应不低于0．3％～0．5％，运行中油应不低于0．15％，当含量低于此规定值时，应进行补加。补加时油的pH值不应低于5．0；
    ②安装热虹吸器时，其吸附剂的用量应为油量的0．5％～1．5％；
    ③安装隔膜密封装置。
    28．如何鉴别T 501抗氧剂的质量?
  　  T 501抗氧剂是2，6一二叔丁基对甲酚，适用于做石油产品的抗氧和防酸剂及塑料和橡胶的防老剂。在此产品合成过程中，由于工艺条件和原料纯度会产生烷基酚的许多同系物或
异构体，甚至还可能有游离酚存在。如果精制过程不良，将会影响到产品纯度。如果产品保管不善、见光受潮或时间过长也会使颜色发黄、质量降低，可按SH 0015—90质量指标来鉴
别其纯度和质量水平，一般外观白色结晶，熔点合格即为合格产品。
    29．有哪几种方法可以来评定T 501添加剂感受性?
    可以推荐以下4种方法来评定T 501添加剂的感受性：
    ①IECA74加抗氧剂矿物绝缘油氧化安定性方法；
    ②YSl8—1—84氧化初期挥发性水溶性酸测定法；
    ③YS24．一l一84变压器油氧化安定性测定法；
    ④YS25一l一84运行油开口杯老化测定法。
    30．绝缘油储存中应注意哪些方面?
    ①储存油品的容器必须洁净、严密、严防混入水和杂质；
    ②换用新油时，应将设备中残油清除干净，以免污染新油；
    ③尽量避免与空气接触。
    31．在什么情况下选用合成绝缘液?
 　   由于合成绝缘油比矿物油的价格高得多，因而只有在要求具有不易燃、抗老化、耐高温、介电常数大、耐气性高、局部放电性良好的绝缘场合下，而且不考虑生态影响，并可采
取相应预防措施情况下，才选用合成绝缘液。
    32．如何对含有杂质的绝缘油进行净化处理?
    净化处理可以有以下几种方法：
    ①过滤：可除纤维质、炭黑、金属及其他颗粒、油泥等固体杂质；
    ②加热：可分离溶解的和游离状水分；
    ③抽真空：排除溶解的空气及其他气体。
    33．油品颜色深浅意味着什么?某些小厂生产变压器油颜色较深。能否使用?
   　 从油品颜色深浅也可以粗略了解油品的精制程度和油品在使用后变质情况。变压器油质量好的油均采用适当精制工艺生产的，颜色较浅，一般是呈浅黄色，按GB／T 6540方法测其色度均在1号以下，有的油品颜色接近水白色。
    　油品在使用过程中，由于被氧化而会生成酸I生物质或油泥(沉淀物)，这些物质均可使油品颜色变深。
  　  如果某些小厂生产的变压器油颜色较深，就应引起注意，可测定其介质损耗因数、击穿电压、水分、酸值和颜色等项指标是否符合新油标准，有条件的单位也可测定其氧化安定性
指标是否符合标准。
    34．变压器油品中存在水对互感器使用有何影响?如何除去水?
  　  如果互感器中的变压器油含有过饱和的水，则当设备工作时会产生击穿，影响正常运转，严重的产生强大电弧，使瓷套爆炸，曾发生过对人身伤害的事故。因而应注意在变压器
油的运输、转运和储存保管等各环节避免水的进入。
  　  如果油桶中进入大量水，应设法处理而除去水，可以先用沉降的方法，将水沉于桶底，然后设法将上层油抽出，但是不可避免在油中还含有一些水，再用反复过滤或干燥剂吸附办
法直至油内水在(20～50)×10山以下为止。
    35．运行中油品的电气性能下降的原因有哪些?可采用何种补救措施?
    常用击穿电压和介质损耗因数来表示绝缘油的电器性能或绝缘能力。即使只有微量的水分和杂质，油品的击穿电压即会降低，另外金属滤网的碎屑、纤维、灰尘及炭黑等悬浮物也
会对击穿电压产生不良的影响。当绝缘油被老化生成酸性物质或油泥，或油中混人水或杂质都会使介质损耗因数增大，此外，在装卸油品时使用不合适的输油胶管或塑料管，导致油品
和这些材料相溶致使油品变质，此时油品介质损耗因数突然增高，有时达0．1。
 　   当发现油品变质，电气性能下降，不能满足运行油性能指标要求时，则对此用过油品可进行再生处理，常用办法是用白土处理后再补加抗氧剂使其各方面性能达到新油要求。
    36．变压器油、电容器油和电缆油能否通用?
   　 变压器油、电容器油和电缆油均属于绝缘油，但由于它们使用场合不一样，每种油品对电器性能要求也有程度上的不同，如变压器油的电气性能主要考虑击穿电压和介质损耗因
数，但电容器油还要求电容率和容积电阻，此外由于每种电器设备的工作条件、环境不一样，在运动粘度、凝点(或倾点)等方面要求不同，因而上述几种油一般不能通用。应按照油
品规定的规格指标选用。
   37．当没有变压器油时能否用机械油代替?
   　 10号机械油的运动粘度、凝点和闪点等项指标以及外观有些与10号变压器油相近，但是由于机械油的加工精制工艺较浅，因而此类油没有良好绝缘性和氧化安全性，所以不能将
机械油或其它劣质油当变压器油使用。如果将机械油误当成变压器油使用时，首先在验收“设备中油”时会发现许多指标不能满足要求，需对油品进行处理，如果继续用下去可能造成
电气设备事故，不仅毁坏设备，影响其它部门正常工作，还可能造成人身事故。有时也许在短时期内不被发现，但随设备运行时间增加，问题会暴露更多，因而在使用时切勿麻痹大意。
  38．在使用过的绝缘油中发现有炭黑颗粒，这是什么原因造成的?
  　油炭黑是绝缘油在电弧(运行中)作用下燃烧时产生的。
 　 炭黑一般是胶体、均匀分散于油中，但当炭黑较多时，则从油中析出，胶体状炭黑多见于开关油中，且均匀地分布在整个油品中，几乎在所有情况下，绝缘油表面呈莹光闪闪的蓝色到紫色。可以通过过滤办法将炭黑除去。