1概述
長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)變壓器安全運(yùn)行，人們一直關(guān)注的是變壓器的高溫環(huán)境及溫升限值，對(duì)承擔(dān)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(guī)程和相關(guān)技術(shù)資料中，對(duì)油溫的高溫及溫升限值都進(jìn)行了嚴(yán)格、明確的要求，實(shí)際運(yùn)行中也對(duì)其降溫散熱作為重點(diǎn)工作給高度重視，務(wù)必要保證其冷卻系統(tǒng)運(yùn)行良好。但是對(duì)變壓器油的低溫限制卻為過(guò)多提及，那么油溫過(guò)低是不是就對(duì)變壓器油沒有影響呢，是否變壓器油的運(yùn)行溫度控制得越低，對(duì)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(duì)油的運(yùn)動(dòng)粘度、含水量是有影響的。
2低溫對(duì)變壓器油的影響及防范措施
2.1溫度對(duì)變壓器油運(yùn)動(dòng)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(zhì)。變壓器油在變壓器中是循環(huán)流動(dòng)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(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)小，流速過(guò)高，油流與絕緣材料磨擦產(chǎn)生靜電電壓越高，油流帶電可使變壓器電場(chǎng)產(chǎn)生畸變，使工作安全性降低;運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)大，流動(dòng)性差，熱傳導(dǎo)慢，響散熱，當(dāng)溫度降到油的凝固點(diǎn)時(shí)，就會(huì)失去循環(huán)對(duì)流和傳熱能力，影響散熱和油泵的啟動(dòng)。
2.2溫度對(duì)變壓器油含水量的影響
無(wú)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(duì)絕緣介質(zhì)的電氣性能和理化性能都有極大的危害，它會(huì)降低油品的擊穿電壓、增加介質(zhì)損耗因數(shù)、還能促進(jìn)有機(jī)酸對(duì)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(tài)存在。在一般情況下，變壓器運(yùn)行時(shí)，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(kuò)散，此時(shí)水以溶解水的狀態(tài)存在于油中;如果水在油中達(dá)到飽和溶解度后，油溫降低，擴(kuò)散方向相反，但水分從絕緣油當(dāng)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(huì)相當(dāng)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(tài)水分，懸浮水大量聚集時(shí)，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(dāng)變壓器重新投入運(yùn)行時(shí)，冷卻器底部的水會(huì)由油泵導(dǎo)入變壓器線圈，同時(shí)水向變壓器的高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)移動(dòng)，造成潛在危險(xiǎn)?？梢婋S著油溫的變化，水存在于油中的三種形態(tài)也可以互相轉(zhuǎn)化，所以油溫對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)粘度的影響，主要措施是根據(jù)變壓器工作的環(huán)境氣象條件，選擇對(duì)應(yīng)牌號(hào)的變壓器油。在舊的變壓器油的命名中采用了以凝固點(diǎn)作為變壓器油的牌號(hào)。當(dāng)變壓器油的凝固點(diǎn)不高于-10℃時(shí)，就是10#變壓器油;當(dāng)凝固點(diǎn)不高于-25℃時(shí)，就是25#變壓器油;當(dāng)凝固點(diǎn)不高于45℃時(shí)，就是45#變壓器油(變壓器油標(biāo)準(zhǔn)GB2536)而在IEC60296:2003中，“凝點(diǎn)”一項(xiàng)不再采用，只保留了“傾點(diǎn)”。點(diǎn)是指油品在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，被冷卻的試樣能夠流動(dòng)的最低溫度，傾點(diǎn)一般比凝點(diǎn)高3℃，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)建議傾點(diǎn)比最低冷起動(dòng)溫度至少低10℃。因此目前通用的10#、25#、45#三個(gè)牌號(hào)變壓器油的最低冷起動(dòng)溫度分別是3℃、-12℃、-32℃。
變壓器油含水量的控制主要是對(duì)油品質(zhì)量的把關(guān)。合格的變壓器油是不允許存在懸浮態(tài)水分，更不允許有沉積水發(fā)生。所以變壓器油中的溶解水分有嚴(yán)格的限制，其界限是在40℃以上的時(shí)候油中不至于發(fā)生過(guò)飽和而析出懸浮態(tài)水分。這也是目前國(guó)標(biāo)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(duì)我站主變運(yùn)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(chǎng)上游5公里，該地域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)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(tái)單機(jī)容量29MW的燈泡貫流式機(jī)組，設(shè)計(jì)額定水頭10m，總發(fā)電引用流量980.04m3/s，設(shè)計(jì)年發(fā)電量3.8億Kwh，電站設(shè)置220kV油浸式變壓器兩臺(tái)，一回220kV出線與大網(wǎng)相連，年利用小時(shí)數(shù)4368小時(shí)。
3.2電站主變參數(shù)及運(yùn)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(chǎn)制造，容量分別為40000kVA、75000VA，冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，變壓器有3組冷卻器，每組冷卻器由一臺(tái)潛油泵和三臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)組成。三組冷卻器的控制回路相互獨(dú)立，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)輪換運(yùn)行，每臺(tái)冷卻器有自動(dòng)、現(xiàn)地、切除三種控制方式。正常情況下，主變冷卻控制系統(tǒng)均處于自動(dòng)運(yùn)行:當(dāng)主變投運(yùn)，PLC發(fā)啟第一組風(fēng)機(jī)信號(hào)，如溫度低于30℃，啟風(fēng)機(jī)信號(hào)保持，但風(fēng)機(jī)不投入運(yùn)行，當(dāng)溫度高于30℃，風(fēng)機(jī)運(yùn)行，當(dāng)溫度升高到45℃時(shí)，第二組風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，當(dāng)只有兩組風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行8小時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)行切換;當(dāng)溫度升高到55℃時(shí)，第三組風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，當(dāng)三臺(tái)風(fēng)機(jī)都投入運(yùn)行時(shí)，PLC不計(jì)時(shí)切換風(fēng)機(jī)。當(dāng)溫度下降到30℃以下，則風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行30分鐘后停止，但啟風(fēng)機(jī)信號(hào)保持，如溫度上升到30℃以上時(shí)，風(fēng)機(jī)隨即啟動(dòng)。主變風(fēng)機(jī)全停的條件為:當(dāng)溫度降低到45℃以下時(shí)，PLC接收到主變停運(yùn)信號(hào)，立即停運(yùn)全部風(fēng)機(jī)。
3.3低溫對(duì)我站主變運(yùn)行影響的安全性分析
根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蠹?，沙溪電站變壓器選用的是25號(hào)變壓器油，其最低冷起動(dòng)溫度為-12℃，也即是說(shuō)變壓器油油溫降至-12℃，才會(huì)失去循環(huán)對(duì)流和傳熱能力。而當(dāng)?shù)貥O端低溫為4.6C，加之主變壓器停運(yùn)時(shí)間較少，油溫基本不會(huì)出現(xiàn)降至0℃以下的情況，所以在此條件下，沙溪電站變壓器油運(yùn)動(dòng)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(tài)變化界限是在40℃，只要保證變壓器油中水分含量在國(guó)標(biāo)規(guī)定范圍內(nèi)，即使因溫度使含水量變化，也不會(huì)引起水分的形態(tài)變化，因此要嚴(yán)格控制變壓器油中的水分。在實(shí)際運(yùn)用中，首先要把好新油關(guān)，在充入新油前，應(yīng)對(duì)油品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)控把控和驗(yàn)收，盡可能減少油品中的含水量;運(yùn)行過(guò)的變壓器油要定期進(jìn)行微水檢測(cè)，并采用真空濾油機(jī)對(duì)油品進(jìn)行升溫過(guò)濾，確保變壓器油的油品質(zhì)量，進(jìn)而消除了溫度變化對(duì)含水量的影響。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，溫度在變壓器油的運(yùn)行過(guò)程中因低溫對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度、油中含水量會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是通過(guò)選用相應(yīng)牌號(hào)的變壓器油、確保油品質(zhì)量是可以消除這些影響的。選擇相應(yīng)牌號(hào)的變壓器油，主要是根據(jù)變壓器的運(yùn)行工況對(duì)油品的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行選擇。而確保油品質(zhì)量就需要實(shí)時(shí)把控，只要我們堅(jiān)持按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)油品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制、定期檢測(cè)，確保油品質(zhì)量，就能從而保證變壓器的安全運(yùn)行。