一、定义与基本成分
变压器油,又称绝缘油,是一种从天然石油中经过蒸馏、精炼而得到的矿物型绝缘液体。它主要由多种碳氢化合物组成,其中以烷烃、环烷烃为主,芳香烃含量较少,这使得它具有良好的绝缘性能和化学稳定性。
二、主要作用
(一)绝缘作用
变压器内部存在大量的带电部件,如绕组、铁芯等,这些部件之间以及与外壳之间需要可靠的绝缘隔离。变压器油的绝缘强度远高于空气,能有效阻止电流的泄漏和击穿,保证设备的绝缘性能。例如,在变压器的绕组之间、绕组与铁芯之间,变压器油填充了间隙,形成了良好的绝缘屏障,防止短路故障的发生。
(二)冷却作用
变压器在运行过程中,由于铁芯的磁滞损耗、绕组的铜损等会产生大量的热量。变压器油能够通过对流作用将这些热量传递到油箱壁,再通过油箱表面的散热片散发到空气中,从而降低设备的温度,确保变压器在正常的温度范围内运行。大型变压器还会配备油泵和冷却器,进一步增强变压器油的冷却效果。
(三)灭弧作用
在变压器的分接开关操作过程中,可能会产生电弧。变压器油具有良好的灭弧性能,能够迅速熄灭电弧,防止电弧对设备造成损坏。同时,油还能在电弧作用下分解产生气体,这些气体有助于熄灭电弧。
(四)保护作用
变压器油可以隔绝空气中的氧气和水分,防止铁芯和绕组等部件发生氧化腐蚀和受潮。此外,变压器油还能吸附设备运行过程中产生的杂质和游离碳,减少它们对设备绝缘性能的影响。
三、分类
(一)按基础油类型分类
矿物型变压器油:以天然石油为原料,经过蒸馏、精制等工艺加工而成。它具有来源广泛、成本较低、性能稳定等优点,是目前应用最广泛的变压器油类型。根据其低温性能的不同,又可分为 10 号、25 号、45 号等牌号,分别适用于不同的气候地区。
合成型变压器油:由化学合成方法制备而成,如硅油、酯类油等。合成型变压器油具有优异的耐高温性能、抗氧化性能和低温性能,适用于一些特殊场合,如高温环境、高海拔地区等,但成本相对较高。
(二)按用途分类
普通变压器油:主要用于一般电力变压器、电抗器等设备。
断路器油:专门用于高压断路器,具有更好的灭弧性能和绝缘性能。
电缆油:用于电缆的绝缘和冷却,具有良好的流动性和绝缘性能。
四、性能要求
(一)绝缘性能
绝缘性能是变压器油最重要的性能之一,通常用击穿电压来衡量。击穿电压越高,说明变压器油的绝缘性能越好。国家标准规定,新变压器油的击穿电压不应低于 30kV(对于 35kV 及以下设备)或 40kV(对于 110kV 及以上设备)。此外,变压器油的体积电阻率、介损等指标也需要符合相关标准要求。
(二)理化性能
黏度:黏度是衡量变压器油流动性的指标。黏度不宜过大,否则会影响油的冷却效果;但黏度也不宜过小,以免在设备运行过程中出现漏油现象。不同牌号的变压器油具有不同的黏度特性,应根据设备的要求和使用环境选择合适的牌号。
闪点:闪点是指变压器油在规定条件下加热到能被火焰点燃的最低温度。闪点越高,变压器油的防火安全性越好。国家标准规定,变压器油的闪点不应低于 135℃。
凝点:凝点是指变压器油在规定条件下冷却到失去流动性的最高温度。凝点越低,变压器油在低温环境下的流动性越好,适用于寒冷地区。例如,45 号变压器油的凝点不高于 - 45℃,适用于严寒地区。
酸值:酸值是衡量变压器油中酸性物质含量的指标。酸值过高会导致油的绝缘性能下降,还会腐蚀设备的金属部件。新变压器油的酸值应不大于 0.03mgKOH/g。
(三)氧化安定性
变压器油在长期运行过程中会与氧气接触,发生氧化反应,生成有机酸、胶质等有害物质,影响油的性能和设备的安全运行。因此,变压器油需要具有良好的氧化安定性,以延长其使用寿命。通常通过添加抗氧化剂来提高变压器油的氧化安定性。
五、检测与维护
(一)定期检测
为了确保变压器油的性能符合要求,需要定期对其进行检测。常见的检测项目包括击穿电压、介损、酸值、水分、闪点、黏度、油中溶解气体分析等。油中溶解气体分析是一种重要的检测方法,通过分析油中溶解的各种气体(如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等)的含量和比例,可以判断变压器内部是否存在故障,如过热、放电等。
(二)维护措施
过滤净化:当变压器油中含有杂质、水分等有害物质时,需要进行过滤净化处理。过滤净化可以去除油中的固体颗粒、水分和气体,提高油的绝缘性能和清洁度。
添加抗氧化剂:当变压器油的氧化安定性下降时,可以添加适量的抗氧化剂,以延缓油的氧化过程。
换油:如果变压器油的性能严重下降,无法通过过滤净化等方法恢复时,需要及时更换新油。换油时应彻底清洗设备内部,避免旧油残留对新油造成污染。
六、注意事项
储存与运输:变压器油应储存在清洁、干燥、通风良好的仓库内,避免阳光直射和雨淋。储存容器应密封良好,防止水分和杂质进入。在运输过程中,要避免剧烈碰撞和泄漏。
使用过程:在添加变压器油时,要确保加油设备清洁,避免将杂质带入设备内部。设备运行过程中,要定期检查油位和油色,发现异常情况及时处理。
安全环保:变压器油属于易燃液体,在储存、使用和处理过程中要注意防火安全。废弃的变压器油属于危险废物,应按照相关规定进行处理,避免对环境造成污染。
总之,变压器油在电力设备中发挥着重要的作用,了解其性能、分类、检测维护等知识,对于保障电力设备的安全稳定运行具有重要意义。在实际应用中,应根据设备的要求和使用环境,选择合适的变压器油,并做好日常的检测和维护工作。