摘要：电力变压器已广泛应用于电力系统中，保障变压器安全稳定运行对于提高电力系统运行的安全性、可靠性和经济性具有非常重要的意义。通过分析变压器绝缘油介质损升高的原因，并加以处理，从而使得新投变压器稳定运行。
关键词：变压器；绝缘油；介质损耗；原因分析
变压器油作为电力设备中重要的绝缘介质，其质量的好坏直接关系到设备能否安全运行击穿电压、介质损耗因数、电阻率等是表征其绝缘特性的主要性能指标。介质损耗因数是指在电场作用下，由于介质电导和极化在其内部引起的能量损耗，能直接反映变压器油中是否存在胶体粒子、金属微粒和微生物等极性杂质。变压器油在生产以及运行过程中不可避免地受到颗粒物污染，如变压器中绝缘纸等纤维颗粒、碳颗粒以及金属颗粒等，尤其是金属颗粒对油液的击穿电压有直接的影响，并且随着油液颗粒物含量的不同，油液介质损耗因数等性能指标受影响的程度及影响机理也不同。油液中混入了Cu、Fe等金属颗粒，悬浮的金属颗粒杂质在电场作用下沿电场方向排列形成“小桥”，对电流具有传导和损耗作用；油液中颗粒物的含量不同、粒径不同，架桥现象形成的机理也不同。因此，监测颗粒物种类和含量对变压器油介质损耗因数性能的影响，对保护电力设备的安全运行极其重要。
一、实验部分
（一）实验仪器
采用昆山苏美超声波仪器有限公司K令400KDB型高功率数控超声波振荡器对不同污染度的含颗粒污染物油样进行预处理，超声波功率400W,频率40kHz;采用丹东百特仪器有限公司BT-9300H(T)型激光粒度分布仪测定油样中Cu,Fe}SiO2颗粒的粒度分布，测试范围0.1-340μm;采用HACHCompanyHIAC8012油品污染度测试仪器检测含颗粒污染物油样的污染度，得到14/11-21/17污染度等级(ISO4406)的油样;采用山东中惠仪器有限公司ZHJ3100型绝缘油介损及电阻率自动测定仪测定油样的介质损耗因数。
（二）实验油样的配制
（1）单种颗粒污染物油样的配制
选用新疆克拉玛依25#变压器油，利用抽滤机将其经过8层中性滤纸抽滤得到的油液作为实验初始油样。
采用玻璃砂芯过滤装置，添加一张中速滤纸并将过滤装置密封好，向容器杯中加入0.02gCu粉和1000mL实验初始油样，不断搅拌使Cu粉与油液充分混合，同时打开真空泵抽滤。过滤的过程中需要不停地搅拌，以避免形成滤饼而影响过滤效果。将过滤得到的油液经8h超声波振荡(温度30-60℃)，检测振荡均匀的油样的污染度，得到污染度等级23/18(IS04406)的油样。按一定的体积比向污染度等级为23/18的含Cu油样中加入实验初始油样，经过8h超声波振荡，检测油品的污染度，得到14/11到21/18梯度污染度等级的油样共24组，分别盛入500mL锥形瓶中，待用。称取0.03gSiO2与1L实验初始油样混合，按照上述方法进行配制，获得14/11到21/15梯度污染度等级的含SiO2颗粒油样共24组，分别盛入500mL锥形瓶中，待用。称取15gFe粉与1000mL的实验初始油样混合，按照上述方法同样进行配制，得到14/11-21/16梯度污染度等级的含Fe颗粒油样共24组，分别盛入500mL锥形瓶中，待用。
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（2）混合油样的配制
将配制好的Cu,Fe,Si0:单种颗粒油样根据均匀设计法配制混合颗粒油样。采用3因素(即含Cu,Fe,Si0:单种颗粒油样3类)、24水平(即每一类单种颗粒油样组编号，用1,2，……，24数字表示)的U24(243)表进行正交实验。将配制好的Cu,Fe,Si02单种颗粒油样置于超声波振荡器中振荡8h(温度30-60℃)，使其处于均匀状态后，按对应的水平、体积1:1:1混合置于1L锥形瓶，得到24组混合油样。
（3）油样介质损耗因数测试实验
根据UB/T5654-2007，采用ZHJ3100介损及电阻率自动测试仪，对经过8h(温度30-60℃)超声波振荡均匀后的24组混合油样进行介质损耗因数(90℃)实验测试，每组油样均进行3次平行实验，记录实验数据，取3次实验结果平均值作为该组油样的介质损耗因数值。
二、结果与讨论
（一）单种颗粒污染物油样及混合颗粒污染物油样的颗粒粒度分布
分别测定污染度等级为23/18的含Cu颗粒油样、21/15的含SiO2颗粒油样、21/16的含Fe颗粒油样的粒度分布，所列数据为某一粒径区间内颗粒数量占所有颗粒数量的百分比。含Cu颗粒油样的粒度分布主要集中在5-15μm区间内;含Fe颗粒油样的粒度分布较均匀分散，在5-15μm、25-50μm区间内粒度分布相对较多；含SiO2颗粒油样的粒度分布主要集中在2一5μm区间。
（二）油样的介质损耗因数
不同5pm粒径颗粒物含量的24组油样介质损耗因数。随着粒径5pm颗粒物含量的增加，油液介质损耗因数逐渐增加。其中，当粒径5μm的Cu,Fe,SiO2颗粒数量小于2200时，随着颗粒数量的增加，油液介质损耗因数上升幅度较小，变化幅度仅为0.012%。这是由于油液中颗粒物数量较少，在较强电场作用下介质产生的电流损耗作用较小。当颗粒数量由2200增加至14500，油液介质损耗因数由0.039%增加至0.256%，增加幅度为0.217%。这是因为随着油液中颗粒物数量的增加，在较强电场作用下颗粒物沿着电场方向排列形成“小桥”，电流沿“小桥”传导的概率随着颗粒物的增多而增加，使得绝缘介质内部能量损耗增加即油液的介质损耗因数增加，从而降低变压器油的绝缘性能。
综上，含不同粒径和不同数量的Cu, Fe, SiO2棍合颗粒物油样的介质损耗因数随着颗粒物数量的增加而增加。Cu、Fe, SiO2颗粒在粒径为5一15μm范围内对油液介质损耗因数影响较大，其中5、15μm颗粒的影响较为显著；受粒径5μm Cu、Fe、SiO2混合颗粒的影响，油液介质损耗因数变化较大，变化幅度为0. 021%，并且在颗粒数为4700时达到最大值0. 04%；粒径为15μm的Cu, Fe, SiO2混合颗粒数量增加，油液介质损耗因数呈下降趋势，变化幅度为0.019%。
参考文献
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[3]李良,王朝阳,王春宇,刘忠顺.变压器套管介质损耗因数超标原因分析[J].河北电力技术,2013,05
论文作者:田园,刘东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：颗粒论文; 介质论文; 因数论文; 变压器论文; 粒径论文; 粒度论文; 颗粒物论文; 《电力设备》2017年第9期论文;