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乙炔为零——电力设备对绝缘油的新要求

 

重庆潜光机电研究所  罗固事

摘要:叙述了电力设备对绝缘油的新要求。分析了变压器油中乙炔、氢气等气体产生的原因及色谱分析对

变压器故障诊断的重要性。滤油机脱出乙炔的应用实例。

关键词:变压器油 乙炔 滤油机

一、绝缘油中普遍存在的乙炔气体

    电力设备对绝缘油的新要求

    随着电网规模的不断扩大,大容量高等级的变压器在电力生产中广泛应用,为了确保电网运行的安全可靠,对绝缘油处理设备的性能提出了更高的要求。

    对运行中变压器进行安全监测的主要手段是:通过油中气体的色谱分析,检测油中气体含量的变化,从而分析变压器潜在的故障及隐患,以便及时维护或消除故障,防患于未然。溶解于油中的总烃、乙炔、氢气含量的变化是诊断变压器故障的主要参数。因此,要求新安装的或检修后的变压器,或者跟踪故障变压器滤油后的绝缘油中,乙炔含量应为零,同时将气体总含量限制在一定范围内。

    变压器油中产生乙炔、氢气的原因

    正常运行时,变压器油及固体有机绝缘材料在热的作用下,分解出少量的氢、低分子碳化氢(烃)、一氧化碳和二氧化碳,这些气体大部分溶解在油中。

    当变压器存在缺陷或发生故障时,油中气体的种类和数量将发生变化。当出现局部过热时,随着温度的升高,烃的各种分量明显增加,假若固体绝缘损坏,一氧化碳和二氧化碳将增加。出现绝缘击穿的高能量放电时,附近的油几乎完全热分解,产气剧增,除了碳的微粒均匀散布在油中外,主要气体是氢(H2)和乙炔(C2H2)。出现火花放电的低能量放电时,主要气体仍是H2和C2H2,但数量比高能量放电少得多。出现局部放电时,将使油的自由分子游离,产生的主要气体是H2,也有少量C2H2和CH4(甲烷)。不论哪一种放电,只要有固体绝缘介入,就总会产生CO和CO2。

    为什么真空滤油机处理后,油中普遍还存在乙炔?

    1.油中乙炔产生的原因:一是变压器油中本身含有的乙炔;二是真空滤油机处理时使油局部过热,使油分解—由高分子量变成低分子量,从而产生氢气、乙炔和CH4(甲烷)气体。现在使用的各种滤油机,在处理油过程中一般产生有乙炔等气体,如果在处理油结束时还未将其脱除,则处理后的油中总有少量氢气和乙炔气体。

    2.真空滤油机的工作原理应该是将油中的水分、低馏分物—如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、总烃、一氧化碳、二氧化碳等气体从油中蒸发分离出来。但是,由于极微量的水分、气体与油分子的结合力很强,一般真空滤油机的分离能力有限,不能保证油中水分、气体达到很低的程度,不能保证油中乙炔、氢气为零。所以,目前大量使用的真空滤油机普遍存在含有乙炔的问题。

    例如,某些变压器厂有几台国产的和进口的真空滤油机,过去对乙炔气要求不高,问题不突出;现在用精密的气象色谱分析仪器检测,这些滤油机处理后的油中都含乙炔,氢气。

    二、ZYA型双级真空滤油机解决乙炔、氢气的技术特点。

    1.提高分离能力。

    ZYA型双级真空滤油机 采用了电子净油技术,在真空分离室内采用特殊结构和油液流动方式,形成有巨大油膜表面积的油沫分子状态,再辅以高真空度大抽气速率的蒸发氛围,使其达到了极强的分离能力,能将油中水分、气体脱到很低的程度,并保证乙炔和氢气为零。

    例如:重庆电力局、云南通海变压器厂、江苏安泰变压器厂、无锡特种油品厂、无锡双龙油脂厂等单位都曾有多台真空滤油机,但都无法解决乙炔问题。选用我所新研制的ZYA型双级真空滤油机,保证了油中氢气乙炔为零,使他们的变压器或变压器油顺利地移交给用户。

    2.为什么采用了电子净油技术的真空滤油机比一般滤油机有更强的脱水脱气能力?

这是因为本机配备有进油过滤器、可控电流的高压电子发生器、电子分离室、高真空脱气塔和精密过滤器及微电脑自动控制室等。其工作原理可简述为:

    在油液中引入可控电流—电位的高压电场。

    溶解于油中的水分和气体被电子作用聚结为游离状态,易于在真空脱气塔中分离。

    油液中的颗粒物不论大小分别带上正负电荷,带相反电荷的颗粒物相互吸引,发生电中和并增大其体积,易于被精密过滤器滤除。

    结果, 清除了细微颗粒物,消除了水分气体赖以依附并结合的载体表面,使整个机体内部的油系统被彻底净化。

 

三、ZYA双级真空滤油机应用实例

    1.重庆电力超高压工程局

    1994年购买2台ZYA-150型双级真空滤油机,该局多次成功用于现场检修变压器,完全能满足110KV、220KV和500KV级变压器的油质要求。该机已顺利使用10年,操作性能仍然优良。

    2004年4月,在万州变电站对500KV的电抗器作在线处理:该电抗器装油量25t,处理前乙炔气含量为23ppm,处理3天后乙炔含量为零,耐电压68KV,气体和总烃含量均合格。

    2003年5月,110KV的小南海变电站1号主变压器(型号为SFSZQ-50000/110)发生事故。总烃升至1274ppm。经过现场器身检修,用ZYA-150滤油机真空注油,真空脱气处理48小时后,油中乙炔降为零,总烃降为10.1ppm,耐电压71KV。结果:“主变压器二次线恢复调试合格;主变电气试验、油质试验合格。”

    2.江苏省南通市友邦变压器有限公司

    2003年9月订购ZYA-100型双级真空滤油机,处理高电压等级变压器油,油样送南京电力试验研究院化验结果:水分2ppm,击穿电压73KV,乙炔=0,氢气=0。用该机处理一台作高电压试验被击穿的变压器,其中油含乙炔为46,经本机处理后乙炔为零。

    3.对变压器真空注油

去    年5月,浙江泰山核电公司检修一台装油40t的有载调压分裂变压器。用ZYA-100型滤油机抽出变压器内的油,真空处理后注入储油罐,油的击穿电压从40KV提高到60KV。检修完毕后,用真空分流阀门对变压器本体抽真空2h后达133Pa,保压12h后真空注油6h,油温50℃,结束时两次充氨气破除真空,顺利完成真空注油。

 

四、ZYA-200型双级电子真空滤油机取得最新成果:

    河南某铝业公司拥有多台大型变压器,在使用中因高电压大负荷连续运行,变压器油的氢气和总烃值已严重超标。为了确保变压器正常运行,急需处理这些变压器油,使油中的水分、乙炔、氢气、总烃等全部符合要求。

    该厂已有4台真空滤油机,但都不能彻底清除变压器油中的乙炔、氢气和总烃。今年8月,该厂向我所购买了带有电子净油技术ZYA-200型双级真空滤油机。

    将滤油机送往该厂后,昼夜不停地处理好2台大型变压器的绝缘油,彻底解决了油中乙炔、氢气和总烃的问题。

5#主变处理前后油质化验部分指标对比如下(含量单位:μL/L):

    处理前           处理后

    乙炔C2H2:          0.17               0

    氢气H2:            5345.9            7.59

    总烃:              400.38            2.78

    综上所述: ZYA型双级真空滤油机,有其自身的特点和独特的功能,可以确保绝缘油中的乙炔为零,氢气和总烃指标符合标准。在电力冶金等诸多行业中有广泛的应用前景。

 

 

作者简介:所长罗固事,在滤油机完善、推广、应用方面作出了巨大的贡献,获得5项国家专利。发表过《绝缘油处理设备的现状及发展》等多篇论文,并被重庆高新技术开发区评为“优秀企业家”。


 

 

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