变压器油质量的主要影响因素及改进探讨

变压器油质量的主要影响因素及改进探讨

汤 道 才

（中国石化润滑油茂名分公司， 广东 茂名 525011）

摘 要：评价变压器油电气性能的指标主要是介质损耗因素（90 ℃）、击穿电压。而变压器油介质损耗因素、击穿电压的影响因素主要是杂质和水分。润滑油茂名分公司通过改造抽真空过滤系统，增强脱水效果，有效降低介质损耗因素和含水量，提高击穿电压，确保变压器油的质量。 关 键 词：变压器油；介质损耗因素；击穿电压；水分；杂质

中图分类号：TE 626 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2011）06-0604-04

中国石化润滑油茂名分公司北山改扩建项目于

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2005年5月竣工后，将原1基础油罐区的变压器油储存、过滤系统迁移到该罐区，由于新投用的油罐和工艺管线虽经严格吹扫、清洗后，但不可避免的存在一定的程度机杂；二级真空脱水罐液面只能手动调节进料闸阀开度控制液面，调节的滞后使液面难以控稳，有时为了控低液面减少夹带，而不得不解除（破坏，真空度减少压差）减少进料量，二级真空度只能控制在0.085～0.090 MPa，造成变压器油经多次抽真空过滤后，介质损耗因素和击穿电压仍未能达标。因此，制定切实可行的解决方案，确保变压器油的质量，满足市场的需求是当务之急。

消除，就很容易烧毁设备，而变压器油的作用是将设备中的各触头直接浸泡接触，可以吸收大量的电弧热量，冷却各触头，起到灭弧的作用。

2 变压器油质量的主要影响因素

目前，评价变压器油电气性能的指标主要是：介质损耗因数、击穿电压。众所周知，变压器油的主要使用性能要求是：①良好的热传导性和流动性；②良好的氧化安定性；③良好的电气性能。而高质量的变压器油首要条件是具备良好的电气性能，也就是说，介质损耗因数很小，而击穿电压要高。 2.1 介质损耗因数

是指介质在一定电压作用下产生的一切电流损失，它应是有效电流损失总和对无功电流总和之比。介质损耗因数取决于油品当中的污染物质和极性杂质的数量，介质损耗因数越小，电流损耗越小，油的绝缘性越好。水分的存在对油品的介质损耗因数也有明显的影响。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品的介质损耗因数，增加油的吸潮性，并对油品的氧化反应起催化作用。 2.2 击穿电压

变压器油的击穿电压指将变压器油放到装有一对电极的容器中施加电压，当电压升至一定值时，油的电阻突然降低为0 Ω，电流以火花或电弧的形式穿过油，此时的临界电压叫做击穿电压。

击穿电压是衡量电器内部耐受电压的能力而不被破坏的尺度，是检验变压器油性能的主要手段之一。变压器油的击穿电压愈高，其绝缘性能愈好。影响变压器油击穿电压的因素主要为杂质和水分，干燥

1 变压器油的功能

1.１ 绝缘功能

由于空气和油的介电常数不同，油的绝缘强度要比空气好很多，在电器设备中填充了变压器油后，能将不同电势的部分隔离开，使其不能构成短路，增加了绝缘强度。油的质量越好，则设备的安全系数越高。

1.２ 散热冷却作用

变压器等电气设备运行过程中，由于电流通过线圈等，会因电阻引起功率损耗，并以发热的形式表现出来，如果热量过高不能及时散发出去就会烧坏线圈，变压器油可以吸收这部分热量并通过强制自然的风冷或水冷方式循环散发热量，起到散热冷却作用，保证设备的安全运行。 1.３ 灭弧作用

在开关电气设备中的固定触头和滑动触头在带电接触或分离的瞬间会产生电弧，电弧的温度很高，与电流强度大小成正比，如果不能将这种热量及时

收稿日期： 2011-04-22 作者简介： 汤道才（1982-），男，助理工程师，安徽肥西人，2005年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，从事润滑油的生产和研究

工作。E-mail：skybulecai@hotmail.com,电话：0668-2244072。

第40卷第6期 汤道才：变压器油质量的主要影响因素及改进探讨 605

清洁的油品具有相当高的击穿电压值，但当油中含有游离水、溶解水或其他固体污染物时，由于这些物质具有的较大的电导率和介电常数，在电场作用下会构成导电桥路，最终降低了油品的击穿电压。

茂名分公司利用现有的设备对变压器油进行一系列的过滤、干燥处理之后，测量其含水量及击穿电压值，找出击穿电压与含水量的大概对应关系。

表1 击穿电压与含水量的对应关系

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

含水量/（mg·kg） 70 62 47 44 37.5 36.5 30.8 29.2击穿电压/kV 15.4 15.0 34.3 32.8 40.0 47.5 59.1 72.2备注：1为直接测试；2为静置12 h，温度22 ℃，相对湿度72%；3、4

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-1

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为干燥器中静置6 h；5、6为干燥器中静置18 h；7为干燥器中静置24 h；8为加热过滤后干燥18 h；以上条件皆为温度22 ℃，相对湿度72%。

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国内外很多厂商规定变压器油成批交货时，含水量≯30 mg/kg；包装油桶交货时，含水量≯40 mg/kg。从表1可以看出，含水量> 40 mg/kg时，皆难以保证变压器油的击穿电压合格。所以，结合润滑油茂名分公司变压器油的实际情况，将变压器油的含水量控制在 40 mg/kg以内，方能保证变压器油的击穿电压合格。

3 存在的问题及原因分析

批次

介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg） 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg）

-1-1-1-1-1-1-1

（1）石油产品本身具有一定程度吸水性，油中的水分主要取决于基础油的精制深度及脱水程度，所以变压器油在生产过程中就含一定量水分。此外，由于变压器油有一定程度的吸水性，能从大气中吸收和溶解一部分水。变压器油吸水性能力与其组成及所处的温度、湿度环境有关。茂名分公司由于地处南海之滨，属于热带季雨林带地区，天气潮湿多雨，降雨量较大，空气相对湿度常年在80%以上，因此通过考察过滤前变压器油的含水量一般达到60 mg/kg左右。

车间现用的型号为ZL-300S双级高效真空滤油机是根据油与水存在较大的沸点差，在高真空状态下水的沸点大大下降，由真空干燥原理和分离工程及精密过滤技术设计的。其一、二级真空脱水罐均采用液面蒸发，易造成突沸性雾沫夹带，使真空泵出口放空严重带油或油雾，并非采用真正意义上的真空膜式蒸发脱水机理，未达到理论上最大的蒸发强度，导致虽经多次抽真空过滤后，含水量只下降到40 mg/kg左右（见表2），仍难以达到计划新修订标准的含水量指标（船装30 mg/kg、桶装40 mg/kg），同时由于水分的存在会降低油品的击穿电压，也难以保证变压器油的击穿电压合格。

2 0.001 19.0/30.3 60 0.0174 23.2/25.3 58 0.0029 11.6/21.4 56 0.005 28.8/33.5 50 0.005 29.8/35.3 47 0.004 36.5 42 0.003 35 42

3 0.004 24.1/32.6 0.003 45.2/43.1 42

4 0.0011 14.6/24.3 56 0.0017 25.1/23.5 52 0.002 30.5/35.2 48 33.2/37.3 3/39.2 45 0.002 35.8/39.2 43

表2 真空过滤机改造前变压器油分析数据

1 0.085 26/28.4 58 0.0165 23.1/27.4 53 0.0175 25.6/36.3 50 0.0136 30.0/34.9 45 0.0116 34.0/39.5 40 0.0063 36.5/40.3 38 0.005 35.8 39

过滤

1

2

3

4

5

沉降2天 备注

实验室从罐内按GB/T4756取样，放在干燥器内静置，待温度符合要求（实验室保持温度和湿度要求），才进行击穿电压的测试，测试前用两种方法处理：一是轻轻摇匀（无气泡），二是用滤纸过滤。

（2）介质损耗因数（90 ℃）相对难以一次合

格，须经过多次反复过滤后才能合格（见表2）。2005

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年6月，将原1基础油罐区的变压器油储存、过滤

系统迁移到北山改扩建罐区。虽然投用前制定严密科学的清洗、吹扫方案并对油罐和工艺管线进行严格的清洗、吹扫，但系统内不可避免的存在微量的

606 辽 宁 化 工 2011年6月

金属杂质，严重影响了变压器油的介质损耗因数（90 ℃）的达标。另外，真空过滤机原来的精密过滤器，过滤精度只有10 μm，很难一次有效将系统内的微细的金属杂质过滤掉，导致介质损耗因数（90 ℃）难以一次过滤合格，须经过多次反复过滤后才勉强合格，严重影响变压器油的交库，难以满足市场的需求。

（3）击穿电压难以合格，须经反复多次抽真空过滤才能合格。

①真空滤油机运行不稳定，未能取得如说明书上提供的主要技术数据的效果（注：击穿电压处理前大于14 kV，处理后可达55～75 kV，含水量处理前小于50 mg/kg,处理后＜30 mg/kg）。

②进料与二级真空脱水罐液面控制困难，造成二级真空室的真空度过低，不能有效的脱水，从而导致击穿电压不合格。

主要原因：

该真空过滤机进料抽空脱水罐液面之间由于不设置液面—进料量调节控制回路，二级真空脱水罐液面只能手动调节进料闸阀开度控制液面，调节的滞后使液面难以控稳，故二级真空室的真空度一般只能控制在0.085～0.090 MPa之间，如果继续提高真空度到0.090 MPa以上时，真空室内将产生大量的泡沫，无法有效的控制室内的液位，致使油液严重夹带，而不得不破坏真空度，减少压差和进料量，严重时真空泵直接将真空室内的油液外排，最后真空过滤机被迫停机。

从该真空过滤机的工作原理可知，其二级真空室的真空度可达到0.1 MPa左右，由于真空室内的真空度越高，含水不多的油液雾化的越彻底，形成油膜，产生的泡沫就越多，更有利于使油中的少量残余水分得到充分的汽化分离。

（4）解决方案的制定与实施

批号 1

参 数 介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg）

2

介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg）

3

介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg）

4

介质损耗因素 击穿电压/kV 水含量/（mg·kg）

备注

-1-1-1-1

①采用真正意义的真空膜式蒸发脱水机理，将现一级真空脱水罐改造成填料蒸发塔，原料油沿填料表面膜状往下流动，从而形成分散相膜状蒸发，达到理论上的最大蒸发强度，真空室的改造尚未开始。另外，将原料的钢网滤芯过滤器改为脱脂棉纤维（内架不锈钢）的过滤器，充分利用其可吸附部分微量水的特性。

②将真空滤油机原来的过滤精度为10 μm的过滤器，改造为3～5 μm双级高精度的过滤器，工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程如图

③采用填料蒸发塔后由于蒸发充分，可以降低蒸发所需的预热温度，进一步提高成品油的质量， 同时，塔底液面波动引发严重的雾沫夹带现象，也可以得到根本的改善，这样，可将二级真空罐的真空度提高到0.095 MPa以上，另外，将原真空罐顶部的冷凝箱放大，有益于真空室内液位的控制。

经过实施部分解决方案后，取得了较明显的效果，大大提高了变压器油的合格率，满足了市场的要求，改造后的部分变压器油分析数据如表3所示。

表3 改造后部分变压器油分析数据

1

0.0035 37.4/39.5 28.8 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格

2 0.002 37.9/39.2 28.5 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格

3 0.0058 18.2/19.8 39.6 0.002 32.3/34.2 32.5 0.002 44.0/45.6 29.5 已合格 已合格 已合格

4 0.0028 36.3/38.1 36.1 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格

5 0.006 21.0/23.1 40.5 0.0012 23.9/25.2 38.2 0.0012 22.3/24.4 39.5 0.0012 46.6/47.8 29.8

6 0.0021 35.6/37.2 33.5 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格 已合格

实验室从罐内按GB/T4756取样，放在干燥器内静置，待温度符合要求（实验室保持温度和湿度要求），才进行击穿电压的测试，测试前用两种方法处理：一是轻轻摇匀（无气泡），二是用滤纸过滤。

第40卷第6期 汤道才：变压器油质量的主要影响因素及改进探讨 607

抽样的6组数据，有4组过滤1次即合格，只有2组需要过滤多次，可见过滤机的改造还是起到了很显著的效果。

4 结 论

（1）影响变压器油介质损耗因数的因数主要是基础油精制深度、水分和杂质，而我车间的主要影响因素是杂质；

（2）影响变压器油击穿电压的因素主要是水分和杂质，而中国石化润滑油茂名分公司的主要影响

因素是水分；

（3）经过对真空滤机和过滤系统改造后，大大提高变压器油的合格率，且水分含量基本可降至35 mg/kg以下。

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Discussion on Main Influence Factors and Improvement of Transformer Oil Quality

TANG Dao-cai

（SINOPEC Lubricant Company Maoming Branch, Guangdong Maoming 525011, China）

Abstract: Evaluation indices of transformer oil electrical performance are mainly medium loss factor (90 ℃) and breakdown voltage. And main influence factors for dielectric loss factor and breakdown voltage of transformer oil are impurities and moisture. Through transforming vacuum filtering system, dehydration effect was improved, dielectric loss factors and moisture were effectively reduced, breakdown voltage was increased, and quality of transformer oil was ensured. Key words: Medium loss factor; Breakdown voltage; Moisture impurities

（上接第600页）

Compiling and Significance of Environmental Emergency

Plan for Chemical Enterprises

HAN Pu，ZHANG Hui，SONG Mei-hua1，LI Fang1, CHENG An1

１

２

（1. Shenyang Chemical Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110026，China；

2. Shenyang Paraffin-Wax Chemical Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110046，China）

Abstract: According to characteristics of the emergency work for a series of environmental accidents, compiling principle of the environmental emergency plan was proposed. Then, compiling and significance of the environmental emergency plan for the chemical enterprises were introduced, which can provide some references for environmental emergency management of chemical enterprises.

Key words: Emergency plan; Compiling; Chemical enterprises

（上接第603页）

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Resource Utilization of Carbon Dioxide

ZHANG Hui，LUO Yu，SONG Mei-hua，HAN Pu

（1. Shenyang Paraffin-Wax Chemical Co., Ltd. ,Liaoning Shenyang 110141，China；

2. Shenyang Chemical Co., Ltd. ,Liaoning Shenyang 110026，China）

Abstract: How to utilize exhaust gas of carbon dioxide from some domestic enterprises as precious resource was discussed, which can help reduce carbon emission.

Key words: Carbon dioxide;Carbon monoxide; Methanol;Methyl carbonate; Propylene;Methanol gasoline