1概述
長期以來,對變壓器安全運行,人們一直關注的是變壓器的高溫環境及溫升限值,對承擔變壓器散熱作用的變壓器油的溫度控制高度重視,在各種規程和相關技術資料中,對油溫的高溫及溫升限值都進行了嚴格、明確的要求,實際運行中也對其降溫散熱作為重點工作給高度重視,務必要保證其冷卻系統運行良好。但是對變壓器油的低溫限制卻為過多提及,那么油溫過低是不是就對變壓器油沒有影響呢,是否變壓器油的運行溫度控制得越低,對變壓器就越好呢,答案是否定的,變壓器油溫低到一定程度對油的運動粘度、含水量是有影響的。
2低溫對變壓器油的影響及防范措施
2.1溫度對變壓器油運動粘度的影響
變壓器油除了起絕緣作用外,還起著散熱的作用,是傳遞熱量的介質。變壓器油在變壓器中是循環流動的,任何流體都具有粘性,不同溫度下流體與其粘度的比就是運動粘度。運動粘度過小,流速過高,油流與絕緣材料磨擦產生靜電電壓越高,油流帶電可使變壓器電場產生畸變,使工作安全性降低;運動粘度過大,流動性差,熱傳導慢,響散熱,當溫度降到油的凝固點時,就會失去循環對流和傳熱能力,影響散熱和油泵的啟動。
2.2溫度對變壓器油含水量的影響
無論采取什么措施,都不可能徹底完全的去除變壓器中的水分。水分對絕緣介質的電氣性能和理化性能都有極大的危害,它會降低油品的擊穿電壓、增加介質損耗因數、還能促進有機酸對銅、鐵等金屬的腐蝕、催化油的氧化等。變壓器中的水分主要存在于變壓器油和絕緣材料中,在變壓器油中,水分主要以溶解水、懸浮水、沉積水三種形態存在。在一般情況下,變壓器運行時,油溫升高,油中含水量增加而絕緣材料中含水量降低,即絕緣材料中的水分向油中擴散,此時水以溶解水的狀態存在于油中;如果水在油中達到飽和溶解度后,油溫降低,擴散方向相反,但水分從絕緣油當中再流回到絕緣材料的可逆變化雖然存在,然而其速度卻會相當緩慢。因此因溫度降低、變壓器油溶解度降低而析出的部分溶解水成為懸浮態水分,懸浮水大量聚集時,形成大水滴與變壓器油分離,而沉積于油箱底或者沉在冷卻器底部。當變壓器重新投入運行時,冷卻器底部的水會由油泵導入變壓器線圈,同時水向變壓器的高場強區移動,造成潛在危險。可見隨著油溫的變化,水存在于油中的三種形態也可以互相轉化,所以油溫對變壓器油含水量的影響是比較明顯的。
2.3防范措施
防止低溫對運動粘度的影響,主要措施是根據變壓器工作的環境氣象條件,選擇對應牌號的變壓器油。在舊的變壓器油的命名中采用了以凝固點作為變壓器油的牌號。當變壓器油的凝固點不高于-10℃時,就是10#變壓器油;當凝固點不高于-25℃時,就是25#變壓器油;當凝固點不高于45℃時,就是45#變壓器油(變壓器油標準GB2536)而在IEC60296:2003中,“凝點”一項不再采用,只保留了“傾點”。點是指油品在規定的試驗條件下,被冷卻的試樣能夠流動的最低溫度,傾點一般比凝點高3℃,同時在標準建議傾點比最低冷起動溫度至少低10℃。因此目前通用的10#、25#、45#三個牌號變壓器油的最低冷起動溫度分別是3℃、-12℃、-32℃。
變壓器油含水量的控制主要是對油品質量的把關。合格的變壓器油是不允許存在懸浮態水分,更不允許有沉積水發生。所以變壓器油中的溶解水分有嚴格的限制,其界限是在40℃以上的時候油中不至于發生過飽和而析出懸浮態水分。這也是目前國標把220KV變壓器油含水量限制在25mg/L以下,110kV含水量限制在35mg/L以下的理由之一。
3低溫對我站主變運行的影響
3.1沙溪水電站概況
沙溪水電站位于嘉陵江干流中段,地處中市沙溪場上游5公里,該地域屬亞熱帶季風氣候,雨量少,屬寒冷冬干型氣候。多年平均氣溫10℃左右,極端最高氣溫39℃,最低氣溫4.6℃。電站安裝3臺單機容量29MW的燈泡貫流式機組,設計額定水頭10m,總發電引用流量980.04m3/s,設計年發電量3.8億Kwh,電站設置220kV油浸式變壓器兩臺,一回220kV出線與大網相連,年利用小時數4368小時。
3.2電站主變參數及運行方式
沙溪水電站220kV1#、2#主變壓器由特變電工股份有限公司新疆變壓器廠生產制造,容量分別為40000kVA、75000VA,冷卻方式為強迫油循環風冷,變壓器有3組冷卻器,每組冷卻器由一臺潛油泵和三臺冷卻風機組成。三組冷卻器的控制回路相互獨立,通過程序控制實現輪換運行,每臺冷卻器有自動、現地、切除三種控制方式。正常情況下,主變冷卻控制系統均處于自動運行:當主變投運,PLC發啟第一組風機信號,如溫度低于30℃,啟風機信號保持,但風機不投入運行,當溫度高于30℃,風機運行,當溫度升高到45℃時,第二組風機投入運行,當只有兩組風機運行時,運行8小時,風機進行切換;當溫度升高到55℃時,第三組風機投入運行,當三臺風機都投入運行時,PLC不計時切換風機。當溫度下降到30℃以下,則風機繼續運行30分鐘后停止,但啟風機信號保持,如溫度上升到30℃以上時,風機隨即啟動。主變風機全停的條件為:當溫度降低到45℃以下時,PLC接收到主變停運信號,立即停運全部風機。
3.3低溫對我站主變運行影響的安全性分析
根據當地氣象件,沙溪電站變壓器選用的是25號變壓器油,其最低冷起動溫度為-12℃,也即是說變壓器油油溫降至-12℃,才會失去循環對流和傳熱能力。而當地極端低溫為4.6C,加之主變壓器停運時間較少,油溫基本不會出現降至0℃以下的情況,所以在此條件下,沙溪電站變壓器油運動粘度所受到的影響微乎其微。
由于合格的變壓器油含水狀態變化界限是在40℃,只要保證變壓器油中水分含量在國標規定范圍內,即使因溫度使含水量變化,也不會引起水分的形態變化,因此要嚴格控制變壓器油中的水分。在實際運用中,首先要把好新油關,在充入新油前,應對油品質量進行嚴控把控和驗收,盡可能減少油品中的含水量;運行過的變壓器油要定期進行微水檢測,并采用真空濾油機對油品進行升溫過濾,確保變壓器油的油品質量,進而消除了溫度變化對含水量的影響。
4結束語
綜上所述,溫度在變壓器油的運行過程中因低溫對運動粘度、油中含水量會產生一定的影響,但是通過選用相應牌號的變壓器油、確保油品質量是可以消除這些影響的。選擇相應牌號的變壓器油,主要是根據變壓器的運行工況對油品的技術指標進行選擇。而確保油品質量就需要實時把控,只要我們堅持按照相關標準對油品質量進行嚴格控制、定期檢測,確保油品質量,就能從而保證變壓器的安全運行。