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變壓器油再生工藝在檢修中的應(yīng)用

文檔作者：王航，吳岳鵬文檔來源：湖南五凌電力工程有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月03日
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收稿日期：2015-05-04
作者簡介：王航（1989-），男，助理工程師，從事水電廠發(fā)電機(jī)組
檢修工作。
變壓器油再生工藝在檢修中的應(yīng)用
王航，吳岳鵬
（湖南五凌電力工程有限公司，湖南，長沙410004）
摘要：針對五強(qiáng)溪水電廠4 號、5 號主變壓器油介損超標(biāo)問題，介紹了一種變壓器油再生工藝。分析了變壓器油的
老化機(jī)理，探討了變壓器油再生處理的常用方法，重點(diǎn)介紹了變壓器油處理工藝在五強(qiáng)溪水電廠主變檢修中的應(yīng)
用。通過分析對比油再生前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明了這種油再生工藝的有效性，為處理同類變壓器油介損超標(biāo)問題提
供了可靠的解決辦法。
關(guān)鍵詞：變壓器；油再生；老化；檢修；介損
中圖分類號：TM858 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-5387（2015）08-0081-04
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.024
第38 卷第8 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 No.8
2015 年08 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Aug.2015
1 引言
五強(qiáng)溪水電廠裝有5 臺(tái)500 kV 主變壓器，其型
號為：SSP-300000/500,額定容量300MVA，油重58 t，
油牌號為25 號，由沈陽變壓器廠制造。4 號變壓器
1996 年6 月投運(yùn)，5 號主變壓器1996 年12 月投運(yùn)，
分別在2013 年與2014 年通過油樣試驗(yàn)檢查發(fā)現(xiàn)變
壓器絕緣油介損超標(biāo)。
2 變壓器油介紹
2.1 變壓器油的化學(xué)成分
變壓器油是一種天然礦物油，它是天然石油在
精煉的過程中，利用油的各個(gè)組分的沸點(diǎn)不同，經(jīng)過
蒸餾提取，選取280～360 ℃的沸點(diǎn)范圍內(nèi)的蒸餾組
分。其主要成分是碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N、環(huán)烷烴及
芳香烴等，還有少量的硫、氧、氮等物質(zhì)。烷烴的化學(xué)
式為CnH2n+2,它的分子結(jié)構(gòu)呈線性鏈狀結(jié)構(gòu)，而環(huán)烷
的化學(xué)式為CnH2n，其分子結(jié)構(gòu)就象一根項(xiàng)鏈，呈閉
合的鏈狀結(jié)構(gòu)，這兩種成分占變壓器油組分的80 %
~90 %，還有10 %~20 %是芳香烴及多環(huán)芳香烴。
2.2 變壓器油的作用
變壓器油在變壓器正常運(yùn)行過程中，主要有以
下作用：絕緣作用；散熱作用；消弧作用。
2.3 變壓器油的老化機(jī)理
變壓器油的老化過程，是指變壓器油在光、熱、
氧、電弧、電場、磁場、輻射等的物理化學(xué)因素的作用
下，顏色、氣味、運(yùn)動(dòng)粘度及介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ 等物
理性能發(fā)生了變化，其介電性能逐漸下降或變壞的
過程。這是一個(gè)比較復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程。
變壓器油的老化過程基本上可分為熱氧化和電
氣老化兩種，這兩種老化的作用機(jī)理不同，老化的
后果對油的介電性能產(chǎn)生較大的影響。
變壓器油的熱氧老化是指變壓器油在光、熱、電
磁場及各種金屬的作用下發(fā)生的老化。其原理是
將氧分子視為不飽和的化合物，它不需經(jīng)過解離成
原子而直接用整個(gè)分子去同被氧化的物質(zhì)（烴分子）
相結(jié)合生成過氧化物，這種氧化物本身極不穩(wěn)定且
具有更強(qiáng)的氧化能力，能進(jìn)一步氧化其他難以氧化
的物質(zhì)。
變壓器油的電氣老化是指變壓器油在運(yùn)行過程
中由于電場、磁場、電弧或者電暈等游離放電的電
離作用，導(dǎo)致液體介電性能下降或物理、化學(xué)性能
逐漸變壞的過程。電氣老化主要是由于電介質(zhì)內(nèi)
部微觀游離放電對變壓器油的作用和影響造成的。
3 油再生工藝介紹
3.1 變壓器油的再生處理方法
對老化變壓器油進(jìn)行再生處理的方法很多，一
般常用的方法有下列幾種：
3.1.1 離心分離過濾法
對于污染較嚴(yán)重的變壓器油，可先用離心分離
81
機(jī)進(jìn)行分離過濾，用過濾的方法除去游離炭黑、粉
塵等機(jī)械雜質(zhì)。然后再以水洗法帶走可溶性酸、堿
及有機(jī)鹽等水溶性雜質(zhì)。需注意的是，分離過濾前要
把油加熱到70～80 ℃，在加壓下或高真空下進(jìn)行。
3.1.2 活性吸附劑接觸法
這種方法可以除去油中的低分子酸、溶于油中
的皂化物或聚合物，或過多的不穩(wěn)定的不飽和碳?xì)?
化合物。吸附劑一般有三種：一種是活性碳、骨碳之
類多空隙物質(zhì)；一種是天然硅鋁化合物，即各種活
性白土；一種是用化學(xué)方法制造的高空隙的硅膠或
鋁膠（如粗孔硅膠、變色硅膠等）。
利用活性白土、氧化鋁等活性劑，或者用粗孔
硅膠、變色硅膠等具有較強(qiáng)吸附能力的物質(zhì)，對老化
的變壓器油進(jìn)行凈化處理，從而除去油中的水分、
色素、樹脂狀物、不飽和烴、有機(jī)酸，以及氧、硫等化
合物有害成分，這種方法叫活性接觸法。白土是一
種天然礦物質(zhì)，俗名叫蒙脫石、膨潤土、蘇州土等。
3.1.3 真空霧化脫水法
變壓器油受潮以后，為了除去水分，可在真空罐
中減壓至79.8 kPa 后，加熱到70 ℃以上，使油在真
空狀態(tài)下霧化脫水，從而去除水分。
3.1.4 濃硫酸酸洗法
對于嚴(yán)重老化的變壓器油，為了除去油中樹脂
類物質(zhì)及瀝清質(zhì)物質(zhì)，可用90%～96%的濃硫酸進(jìn)
行酸洗，從而除去這類雜質(zhì)。經(jīng)酸洗去除酸渣后，
再進(jìn)行堿洗中和、水洗后以熱空氣吹干。
3.1.5 白土綜合處理法
變壓器油中酸值小于或等于0.25 時(shí)，可用白土
接觸法或硅膠吸附法進(jìn)行過濾，但如果酸值大于
0.25 時(shí)，就必須利用綜合處理法處理。酸值在
0.25～0.5 的范圍之內(nèi)，用酸白土法或堿白土法再
生；如果酸值大于0.5 以上就必須使用酸—堿—白
土法或酸—堿—白土—水洗—白土法再生處理，方
可除去過高的酸值。
3.1.6 添加劑法
為了防止變壓器油的電氣老化，還要在變壓器
油中加入抗電壓老化添加劑，比如三苯甲基、二硝基
苯酚、2—叔丁基萘醌等物質(zhì)。這些物質(zhì)能有效地清
除液體電介質(zhì)內(nèi)的游離基，阻止“析氣現(xiàn)象”的產(chǎn)生
或減少油中“X 蠟”的生成，從而延長變壓器油的電
氣使用壽命，延緩油的老化過程。在一般情況下，加
入添加劑，要根據(jù)具體情況而定，沒有特殊要求。但
因其比例較難掌握，且負(fù)面作用較大，故不應(yīng)隨便應(yīng)
用此方法。多數(shù)情況下是在經(jīng)過再生處理的新油中
混入新的變壓器油，以此增加不飽和多環(huán)芳香的含
量，比如蒽、芴、菲等，以增加其不飽和性和電壓穩(wěn)定
性，從而增強(qiáng)其抗氧化性，有利于在運(yùn)行中防止氧化
和酸價(jià)的增高，從而延緩油的老化過程，同時(shí)也可適
當(dāng)降低運(yùn)動(dòng)粘度指標(biāo)和其它理化指標(biāo)。
3.1.7 真空吸收法
對于發(fā)生故障的變壓器內(nèi)的變壓器油，其再生
方法是利用真空吸收法吸出溶于油中的氣體。收集
并對這些氣體進(jìn)行化學(xué)分析，有助于我們判斷變壓
器故障的性質(zhì)和原因。
3.2 真空濾油工藝介紹
真空過濾工藝是對變壓器油進(jìn)行過濾清潔處理
的主要工藝之一，其目的是清除變壓器油在生產(chǎn)、運(yùn)
輸以及安裝使用過程中摻入的水分或雜質(zhì)，從而確
保變壓器能夠正常發(fā)揮其作用。
真空過濾工藝得以實(shí)現(xiàn)所依賴的理論原理是：
油和水在同一壓力下的汽化溫度存在差異。其具體
工藝流程原理是：將需要處理的變壓器油置于真空
環(huán)境中，然后對其進(jìn)行加熱，此時(shí)油的粘度降低，并
且由于水與油具有不同的氣化溫度，因此水分被蒸
發(fā)出來，從而達(dá)到油水分離的目的。
3.2.1 變壓器油的真空過濾的步驟
（1）過濾機(jī)吸入待處理的變壓器油，利用過濾機(jī)
內(nèi)外壓差，并通過一級過濾網(wǎng)對油內(nèi)摻雜大顆粒雜
質(zhì)進(jìn)行過濾；
（2）進(jìn)行初步處理的變壓器油進(jìn)行加熱，使用電
加熱器將油加熱到75℃左右；
（3）經(jīng)過加熱的變壓器油被均勻噴灑在真空桶內(nèi)
的鐵絲網(wǎng)上，此時(shí)變壓器油與空氣的接觸面積加大，
油內(nèi)水分氣化成水蒸氣并被真空泵吸出；
（4）經(jīng)過水分蒸發(fā)處理的變壓器油被送入二級過
濾裝置中，在該裝置中過濾到小顆粒雜質(zhì)之后，即完
成過濾工作。另外，被真空泵吸出的水蒸氣會(huì)被排入
冷凝系統(tǒng)，經(jīng)過冷凝后將廢水排出濾油機(jī)外。
3.2.2 真空濾油工藝在檢修中的作用
真空過濾的作用是對變壓器油內(nèi)的水分等雜質(zhì)
進(jìn)行過濾，從而提高變壓器油的純凈度，避免油的性
能發(fā)生較大變化，降低變壓器故障的發(fā)生幾率。另
外，油在變壓器工作過程中會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)
而產(chǎn)生一些不良?xì)怏w，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障，因此真
82 水 電 站 機(jī) 電 技 術(shù) 第38卷
空過濾工藝還能濾掉溶于油的不良?xì)怏w，保證變壓
器油的良好性能。
在使用這種工藝對變壓器進(jìn)行檢修時(shí)，需要注
意以下3 點(diǎn)：
（1）加強(qiáng)對真空濾油機(jī)的管理及日常維護(hù)；
（2）對濾油過程巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)濾油機(jī)的工
作異常，并采取正確措施進(jìn)行處理；
（3）合理安排變壓器油的取樣時(shí)間，最好每24 h
取樣一次，確保濾油作業(yè)取得良好效果。
4 油再生工藝實(shí)踐
4.1 變壓器油再生前的準(zhǔn)備工作
4.1.1 備用油罐準(zhǔn)備
（1）在絕緣油庫選定2 個(gè)備用油罐；
（2）用真空濾油，將備用油罐內(nèi)的油抽到其他油
罐；
（3）用無毛破布將油罐內(nèi)壁殘油抹干凈后，再用
面粉將內(nèi)壁雜質(zhì)清潔干凈。
4.1.2 再生裝置使用前檢查
（1）將再生裝置置于絕緣油庫外平整的地面上，
仔細(xì)檢查整機(jī)連接螺栓無松動(dòng)；
（2）特別檢查電機(jī)與油泵的連接可靠且同心；
（3）檢查設(shè)備外殼接地良好；
（4）通電檢查電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確。
4.1.3 濾油機(jī)使用前檢查
（1）濾油機(jī)3 級濾芯均清洗完成，濾油通道處于
干凈、暢通狀態(tài)；
（2）檢查、處理濾油機(jī)真空泵潤滑油滿足使用條
件；
（3）檢查濾油機(jī)水源、電源、外殼接地滿足使用
要求。
4.2 變壓器油再生
4.2.1 管路連接
（1）將再生裝置的進(jìn)油管連接到主變底部的注排
油閥接口，將再生裝置的出油管連接到備用油罐的
進(jìn)油閥接口。管路連接如圖1 所示。
（2）再生裝置設(shè)備如圖2 所示。
4.2.2 再生操作
（1）從裝料孔裝入再生粗空硅膠，距離油噴頭200
mm 左右即可（20 kg/ 包的硅膠需更換4 包），密封裝
料孔；
（2）打開主變底部的排油閥、備用油罐的進(jìn)油閥；
（3）打開再生裝置兩側(cè)的進(jìn)、出油閥，打開上部
的排氣閥和下部的真空排氣閥；
（4）啟動(dòng)進(jìn)油泵，待進(jìn)油時(shí)間約2 min 左右關(guān)閉
頂部排氣閥（注意不能讓排氣閥溢出油）；待油液到
達(dá)再生裝置的液位計(jì)上液位時(shí)，關(guān)閉中部真空排氣
閥并啟動(dòng)出油泵，再生后的油經(jīng)過二級過濾器、出油
泵、精濾器注入備用油罐。
4.2.3 粗空硅膠更換操作
（1）從裝置的觀察孔判斷，粗空硅膠由白色變?yōu)?
褐色或再生油的顏色沒有變化即可更換粗空硅膠；
（2）停止進(jìn)油泵的運(yùn)行，打開再生裝置上的排氣閥；
（3）待再生裝置的液位計(jì)看不到油位時(shí)停止出油泵；
（4）打開中部真空排氣孔，靜置再生罐直至無滴
油聲時(shí)拆開排渣孔；
（5）取出變色粗空硅膠后關(guān)閉排渣孔，將新的粗
空硅膠從裝料孔裝入即可；
（6）按再生操作步驟重新啟動(dòng)再生裝置。
4.3 再生油熱油循環(huán)
4.3.1 將濾油機(jī)的進(jìn)油管連接在備用油罐底部的排
油閥上，將真空濾油機(jī)的出油管連接到備用油罐的
進(jìn)油閥上。
4.3.2 啟動(dòng)真空濾油機(jī)，同時(shí)投入3 組加熱器對再生
后的變壓器油進(jìn)行熱油循環(huán)；當(dāng)濾油機(jī)出口油溫大
1- 備用油罐；2、4- 閥門；3- 再生裝置；5- 變壓器。
圖1 主變壓器油再生管路連接示意圖
圖2 再生裝置設(shè)備示意圖
淵下轉(zhuǎn)第92 頁冤
第8 期 王 航，等：變壓器油再生工藝在檢修中的應(yīng)用 83
其中：1- 再生油罐；2、4- 閥門；3- 真空濾油機(jī)。
圖3 再生油熱油循環(huán)管路示意圖
于60 ℃后繼續(xù)熱油循環(huán)24 h，并維持濾油機(jī)出口油
溫在（60～70）℃。
4.3.3 取油樣檢查分析再生油的耐壓、介損、水分、含
氣量等指標(biāo)。
4.3.4 油樣分析合格后，停止濾油機(jī)進(jìn)出油泵、真空
泵，關(guān)閉連接閥門，拆除熱油循環(huán)管路。
4.3.5 管路連接如圖3 所示。
5 油再生試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
五強(qiáng)溪水電廠4 號5 號主變壓器油再生前后的
試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。通過表中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看
出，變壓器油經(jīng)過再生處理后，其介損有效的降低
了，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。
6 結(jié)束語
通過變壓器油再生處理工藝在五強(qiáng)溪水電廠
500kV 變壓器油介損超標(biāo)處理中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)
經(jīng)過再生處理，絕緣油的介損能有效降低至標(biāo)準(zhǔn)值，
如新油一樣正常使用，可以節(jié)省能源，節(jié)約資金，減
少污染，同時(shí)延長變壓器的使用壽命。
參考文獻(xiàn)：
[1]熊麗萍,楊成余.500 kV 變壓器油再生分析及應(yīng)用[J].科技信
息,2014(2):107~108.
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技術(shù)企業(yè),2015(1):135~136.
[3]張華鎣,張紅艷. 淺談變壓器油老化及其防劣措施[J].中國
水能及電氣化,2008（10）：57~59.
表1 油再生處理前后變壓器油試驗(yàn)數(shù)據(jù)
油樣 介損tgδ/90℃ 擊穿電壓kV 水分mg/kg
標(biāo)準(zhǔn)值 <=0.005 >=60 <=10
再生前 0.007 75 65 7.5
4 號主變
再生后 0.003 3 67 7.8
再生前 0.012 9 68 5.3
5 號主變
再生后 0.003 1 66 8
淵上接第83 頁冤
（3）電纜敷設(shè)的中間接頭電纜井要在電纜敷設(shè)完
畢后立即通知土建進(jìn)行制作，以便于電纜接頭預(yù)留
及接頭制作。
（4）土建在進(jìn)行機(jī)位開挖的同時(shí)要將箱式變壓器
基礎(chǔ)做好，電纜敷設(shè)至機(jī)位后能一次性敷設(shè)至箱式
變壓器內(nèi)，避免二次施工。
4.4 集電線路及光纜敷設(shè)施工的改進(jìn)措施
4.4.1 電纜定尺
窯坡山集電線路敷設(shè)電纜到貨尺寸長短不一，
導(dǎo)致配線難度加大，電纜浪費(fèi)大。建議后續(xù)風(fēng)場集電
線路到貨電纜采取定尺發(fā)貨，電纜定尺后，可以預(yù)估
中間接頭電纜井的位置，便于在挖電纜溝的同時(shí)將
電纜井同時(shí)挖出來，保證施工進(jìn)度，降低施工難度。
4.4.2 加裝分接箱
建議對長距離主線電纜中間加電纜分接箱，方
便電纜試驗(yàn)，風(fēng)機(jī)調(diào)試及檢修。建議對箱變高壓側(cè)加
裝分接開關(guān)?，F(xiàn)設(shè)計(jì)是一臺(tái)風(fēng)機(jī)前后線路電纜終端
接頭直接在箱變高壓側(cè)銅排上連接，如果至下一臺(tái)
風(fēng)機(jī)的線路或風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障需要進(jìn)行檢修時(shí)而
要對后面的線路進(jìn)行斷電的話，就必須解開至下一
風(fēng)機(jī)的線路的電纜頭，甩開并臨時(shí)固定于箱變高壓
側(cè)內(nèi)側(cè)面。這種方式存在比較大的安全隱患，如果甩
開的電纜頭固定不牢靠，或者安全距離不夠，容易發(fā)
生誤搭接，導(dǎo)致線路短路，引起設(shè)備損壞或人身傷
害。
4.4.3 明確供貨
窯坡山風(fēng)電場每組風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)通信、箱變通信、
視頻安防系統(tǒng)是通過一根24 芯光纜進(jìn)行連接并組
環(huán)網(wǎng)。3 個(gè)系統(tǒng)通信必須在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)進(jìn)行熔接配
線，3 個(gè)廠家均未提供光纜配線箱，后期其他風(fēng)場建
設(shè)時(shí)，由業(yè)主明確相關(guān)設(shè)備的提供。
4.4.4 電纜溝開挖
對直埋集電線路敷設(shè)施工建議挖溝、中間接頭
電纜井制作、電纜敷設(shè)、回填整個(gè)施工由一家單位進(jìn)
行實(shí)施，便于質(zhì)量把控與施工協(xié)調(diào)，保證施工進(jìn)度。
參考文獻(xiàn)：
[1]湘電風(fēng)能. 湘電XE2000-105 機(jī)型機(jī)組安裝說明書[Z].
92 水 電 站 機(jī) 電 技 術(shù) 第38卷

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