（1.上海交通大学 上海 200240；2.上海久隆电力（集团）有限公司变压器修试分公司 上海 200436；
3.国网上海市区供电公司 上海 200436）
摘要：本文针对近几年上海电网出现的多台次变压器油介质损耗因数（tanδ）异常升高缺陷现象，通过采样检测及异常原因分析后，基于物理吸附原理，采用XDS吸附剂进行试验论证，证明了XDS吸附剂能去除可能造成介质损耗因数（tanδ）升高原因之一的铜元素及其相关物质，从而在一定程度上能够有效降低介质损耗因数（tanδ），对今后实际应用消缺处理有重大推动作用。
关键词：变压器；介质损耗因数（tanδ）；XDS吸附剂；铜元素
1.引言
自2012年以来，上海电网中运行的多台35kV油浸式电力变压器在历年周期性绝缘油带电检测中多次发现变压器油介质损耗因数的异常升高现象，它不仅影响这些变压器的安全可靠运行，而且其中某些主变在停电预试中发现绝缘电阻值下降幅度较明显，通常不到前次的1/3，存在严重安全缺陷，最后不得已实施了变压器抢修更换的紧急措施，造成大量人力和物力的消耗。
通过近几年变压器专业单位的不断跟踪技术统计、分析和对现有技术措施实施效果的评估，由于常规的真空滤油机（过滤精度为1μm）长时间处理过滤措施未达到任何降低效果，此类变压器油介质损耗因数升高已成为上海电网当前变压器运行的一个突出问题，所以笔者认为有必要对其油介质损耗因数升高造成原因进行相应技术研究，随后寻找出一种迅速高效的解决方法以应对未来可能出现的更多同类缺陷。
2.变压器油介质损耗因数异常原因分析
变压器油是石油的一种馏分产物，它的化学组成十分复杂，大约含有2900多种化合物。它主要是有三类烃类物质组成：烷烃、环烷烃、芳香烃。目前行业内认为造成变压器油介质损耗因数（tgδ）异常升高现象的原因大致有：铜、铝和铁金属元素含量较高；油中侵入溶胶杂质；微生物细菌感染；油的粘度偏低使电泳电导增加，导致tgδ值升高。
2.1 问题变压器油取样检测结果
对上海地区发生介质损耗因数异常的问题变压器油进行取样。经油化试验，各油样中微水、耐压、色谱等各项指标均未见异常，后委托专业权威机构进行金属元素的含量检测（包括Ag、Al、B、Ba、Ca、Fe、Mg等二十余种）以及微生物、油粘度、红外光谱图谱检测，其中微生物、油粘度、红外光谱图谱检测未发现明显异常，但除了新油之外，其他油样中Cu元素都有异常偏高的现象。
表1油样中金属元素含量（mg/kg）
由表2可以得出初步结论：含Cu元素偏多的变压器油一般其介质损耗因数（tanδ）比较高，两者存在对应关系。
3物理吸附材料选取及效果验证
鉴于介质损耗因数（tanδ）比较高的变压器油中含Cu元素也异常偏多的初步对应关系，为了进一步验证油中含Cu元素异常是否就是造成其介质损耗因数（tanδ）比较高的主要原因，两者之间是否存在一定数量比例关系，同时也为有效解决变压器油介质损耗因数高的问题，应寻找到一种能对油中Cu元素进行有效物理吸附的材料，通过对油样在实验室进行吸附试验来降低油样中Cu含量，对比同一油样在不同Cu含量时的介损值，从而得出介质损耗因数（tanδ）高低和油中Cu含量之间的关系。
3.1 物理吸附材料选取
通过系列技术查询和准备，收集了几种新型吸附剂材料：801吸附剂、XDS吸附剂和活性氧化铝，随后对其吸附能力进行试验，经吸附后的油样中除Cu含量有明显变化外（见表3），其他金属元素含量无明显变化。
表3 油样（处理前油样，铜含量0.6mg/kg，tanδ2.2%）
由于吸附剂的加入可能导致变压器油中的抗氧化剂被同样去除，造成变压器油的氧化安定性时间增加。故在选择吸附剂的过程中将变压器油加入吸附剂后的氧化安定性作为一个指标。在比较了三种吸附剂的氧化安定性后，发现在分别加入几种吸附剂后，不论是处理前的运行油还是处理前的新油，吸附剂XDS对油品的氧化安定性整体影响最小。因此，选择吸附剂XDS作为解决去除油中Cu元素较为合理。
3.2 实验室试验
为了验证吸附剂XDS去除变压器油中Cu元素的能力，以及Cu元素含量减少能够有效降低问题变压器油的介质损耗因数（tanδ），选用了比较典型偏高的问题油进行连续吸附对比试验。
表4 油样11、12经过吸附剂处理后的介质损耗因数
Cu（mg/kg）1.70.7<0.1
由表4数据可以看出，对油样通过吸附剂处理12小时后，介质损耗因数（tanδ）及铜含量有明显的降低，并成正相关性。处理24小时后介质损耗因数及铜元素含量进一步降低。而且，处理后的油样颜色较处理前略微变浅。
4.基于物理循环吸附降低介质损耗因数的应用
鉴于上述的试验结果，在现有常规真空滤油装置上加装吸附剂及其相关设备，使得现场处理介损超标油成为可能。为此，研究设计了一套新的过滤系统样机。该处理系统由油泵、吸附罐（内存XDS吸附剂）、平板滤油机、真空滤油机设备连接而成，后对该套样机装置进行了连续10小时的运行和油样检测验证，取得了一定的处理效果，介质损耗因数有明显下降。
5.结论
通过油样检测及试验论证了变压器绝缘油介质损耗因数（tanδ）高低和油中含Cu元素之间存在正相关性，从而得出油中含Cu元素偏高是造成目前上海电网35KV油浸式电力变压器油介质损耗因数（tanδ）异常升高的主要原因，但目前电网还未将油中Cu元素含量作为一项指标考虑，建议在变压器设备入网检测、交接试验及运行中等各个阶段进行油中Cu元素的检测。同时，鉴于变压器日常检（抢）修环节绝缘油的消耗，往往通过物资采购批量新变压器油补充，所以建议在大批量变压器油采购中，应取样对油中Cu元素进行检测。
通过实验室对介损超标油进行加热吸附试验，证明XDS吸附剂对于降低变压器油的介质损耗因数（tanδ）有明显的作用，从而利用了现有真空滤油设备，通过一定物理吸附流程组成了一套在现场使用的油介损处理装置，可在变电站现场进行消缺处理，避免了以往对此类油介损超标变压器的返厂检修，大量缩短了变压器检修时间、提高了检修效率。
参考文献：
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作者简介：
黄俊，（1987.12-），男，上海人，单位：上海久隆电力（集团）有限公司，助理工程师，专业方向：变压器检修。
论文作者:黄俊1，2,宋人杰2,张琛2,沙征3
论文发表刊物:《电力设备》2015年3期
论文发表时间:2015/11/2
标签：变压器论文; 因数论文; 吸附剂论文; 介质论文; 含量论文; 元素论文; 异常论文; 《电力设备》2015年3期论文;