变压器油综述讲解课件

1、 第一章 变压器油第1页，共37页。第一章 变压器油第一节 变压器的结构和绝缘系统一、几个定义 1.变压器油：适用于变压器、电抗器、互感器、套管、油开关等充油电气设备，起绝缘、冷却和灭弧作用的一类绝缘油品。 2.变压器：由两个或多个相互耦合的绕组所形成的没有运动功能部件的电器设备，根据电磁感应原理在同样频率的回路之间靠不断改变磁场传输功率。第2页，共37页。第一章 变压器油 第一节 变压器的结构和绝缘系统一、几个定义3.变压器温升：变压器部件的温度与周围环 境温度之差。4.变压器平均温升：变压器在额定满负荷功率运行时绕组平均温度高于环境温度之差值。5.绝缘系统：将变压器各绕组之间以及各绕组对地

2、之间隔离起来的系统。（也就是将变压器的导电部分与铁芯和钢结构部件相互结缘隔离起来）。第3页，共37页。第二章 变压器油 第一节 变压器的结构和绝缘系统二、变压器的构成 一次绕组、二次绕组、铁芯和绝缘系统四个部分，附属重要部件包括油箱、套管、冷却剂或冷却装置。1.绕组材料（两类）：包括导体材料和绝缘 材料（1）导体材料：目前普遍应用于绕组的材料为铜和铝。铜的电阻率低，但其价格较高，因此铝导线越来越多地被采用，对于配电变压器及干式和油浸式小功率变压器，铝线变压器有较好的运行性能。第4页，共37页。第一章 变压器油 第一节 变压器的结构和绝缘系统二、变压器的构成1.绕组材料（两类）（2）绝缘材料:绕

3、组的匝间和层间必须要绝缘. 牛皮纸和纸板是两种主要的绝缘材料，同时绝缘油漆也是一种必用的绝缘材料。第5页，共37页。第一章 变压器油 第一节 变压器的结构和绝缘系统二、变压器的构成2.铁芯：基本材料以薄而平的软铁叠片作为铁芯材料，现代变压器中只使用高纯度的加有3%硅的冷轧定向结晶硅钢片，并涂刷一层绝缘涂料。3.绝缘系统：将变压器各绕组之间以及各绕组对地之间隔离起来的系统。现代变压器是由许多中材料组成的一个完整的绝缘系统。从总的方面来看，变压器绝缘系统广泛采用两类绝缘材料。液体绝缘材料和固体结缘材料。（随着近代技术发展，在开关设备中开始使用SF6绝缘气体）第6页，共37页。第一章 变压器油 第一

4、节 变压器的结构和绝缘系统 液体绝缘材料矿物绝缘油、合成绝缘油 固体绝缘材料绝缘纸（牛皮纸、层压纸板）、纤维、云母、玻璃石棉、油漆涂料。 第7页，共37页。第二章 变压器油 第二节 变压器油的特性一.变压器油的功能 电气设备的正常运行，在很大程度上取决于变压器油的某些特性。一般地，变压器油具有三大功能（绝缘、灭弧、散热冷却）。1.绝缘作用：变压器油可将不同点位（势）的带电部分隔离开来，使其不形成短路。第8页，共37页。第一章 变压器油 第二节 变压器油的特性由于：空气的介电常数为1.0，而变压器油的介电常数为2.25，油的介电常数要比空气大得多，变压器内部线圈之间充满了变压器油，增大了介电强度

5、，则内部元件不被击穿。2.灭弧作用：在开关中，变压器油主要起灭弧作用。 当油浸开关切断电力负荷时，其固定触头和滑动触头之间产生电弧，温度很高，热量很多。如果不及时将热量带走、使触头冷却，就使设备烧毁。变压器油的灭弧作用是当油浸开关最初开断产生电流时，产生的高温使油分子发生分解，产生约70%的氢气，氢气的导热系数较大，可吸收热量，将热量传导至油中，从而直接使触头冷却，达到灭弧目的。第9页，共37页。第二章 变压器油 第二节 变压器油的特性3.散热冷却作用：变压器在带电运行中，线圈中有电流通过，产生一定的热量。如果热量不及时散发出去，则会使线圈和铁芯内积蓄的热量增多，使铁芯内部温度升高，损坏线圈外

6、部包覆的固体绝缘材料，会烧毁线圈。若内部充有变压器油，线圈产生的热量首先被油吸收，再通过油的循环而使热量散发出来。吸收热量的变压器油的冷却方式有自然循环冷却。自然风冷、强油循环。第10页，共37页。第一章 变压器油 第二节 变压器油的特性二.变压器油的基本特性（略）三.变压器油的技术规范(标准)（P27） 技术规范（标准）是在一定的时期内具有法规性的约束力，大家必须遵守的条文、条款和数学指标。一般地，每隔510年对变压器油的标准进行修订和更新。我国变压器油的技术规范制定的依据是国际标准和我国实际情况，目前我们使用的技术规范中的大部分项目指标已接近国际同类标准水平。第11页，共37页。第一章 变

7、压器油 第二节 变压器油的特性1.国产变压器油的新油技术规定（1）一般变压器油 ：GB 2536-1990（2）500KV及以上变压器用油性能指标：除符合通用要求外，还应符合IEC 60296-2003，两者不一致时以IEC 60296为准，不再使用SH0040-1991超高压变压器油。（见电力变压器用绝缘油选用指南DL/T 1094-2008）（3）断路器油技术指标：SH0351-19922.运行中变压器油质量（运行油标准）： GB/T 7595-2008 （该标准包含运行中变压器油质量 标准和运行中断路器油质量标准 ）3.运行变压器油维护管理导则 GB/T14542-2005第12页，共3

8、7页。第一章 变压器油 第三节 运行中变压器油性能的变化几个定义： 新变压器油 未与电气设备中的各种材料触过的新变压器油。 投入运行前的油 新油直接或经过处理后充入电气设备中，但又未正式通电投入运行的变压器油。 运行中变压器油 充油电气设备运行后的变压器油。 第13页，共37页。第一章 变压器油 第三节 运行中变压器油性能的变化一.油质变坏的原因(一)油质劣化的基本因素 1. 氧 油质劣化的因素很多，但主要是氧作用的结果 氧的来源：变压器内的空气 向变压器内注油时，一般采用真空注油，其目的是尽量减少变压器内空气的含量，亦即减少氧的含量。即使采用真空注油、即使变压器的密封性能再好，仍有一定量的空

9、气存在其中。所以氧的存在是不可避免的，油的劣化也是不可避免的。因此我们要做的就是想方设法减慢油质劣化速度。 第14页，共37页。第一章 变压器油 第三节 运行中变压器油性能的变化一.油质变坏的原因(一)油质劣化的基本因素 2.催化剂 加快劣化速度，本身在劣化过程中不被消耗 油质劣化的催化剂为：水分和铜、铁材料（1）水分。是油氧化的是要催化剂。水分来源：1）外部湿气向变压器内部的浸入； 2）纤维素吸附的水分浸入油中；3）纤维素老化形成的水分（2）铜、铁材料。铜、铁来源:变压器内部大量的铜导线和铁芯。对油质老化来说，铜、铁的存在加速油质老化，铝、镍的作用很弱。第15页，共37页。第二章 变压器油第

10、三节 运行中变压器油性能的变化一.油质变坏的原因(一)油质劣化的基本因素3.加速剂（也称外界因素）（1）热（温度）。温度对油品的劣化速度、劣化方向和劣化产物都有不同程度的影响。例如：常温下氧化速度很慢，温度超过60，每升高10 ，氧化速度会加速一倍（2）震动与冲击。分子运动速度加快，从而加速氧化速度（3）电场。第16页，共37页。第一章 变压器油第三节 运行中变压器油性能的变化一.油质变坏的原因(一)油质劣化的基本因素4.纤维素材料。变压器内部的绝缘纸等纤维素材料，对油质劣化产生叠加效应，即油的老化对纤维素的老化有促进作用，纤维素的老化会更加速油的老化速度。总之，油的劣化是一个不可避免的过程，

11、我们所要做的就是尽大限度的减慢这个化学反应的速度，尽量降低各种因素的影响。（二）油分解的化学过程 （自己看书）第17页，共37页。第一章 变压器油第三节 运行中变压器油性能的变化二.油氧化的特性及分解产物 油的氧化是一个不可避免的过程，没有方法和手段可以阻止这种氧化过程。我们能够做到的是尽大限度的减慢这个化学反应的进程。（一）油氧化的特性 油的烃类构成：芳香烃、烷烃、环烷烃 1.芳香烃氧化能力最小，没有侧链的芳香烃很稳定。带侧链的，氧 化能力上升；侧链越多、链越长，其氧化能力越强。 2.烷烃氧化能力强于芳香烃，氧化能力随温度的升高而增强。 3.环烷烃氧化能力最强，其被氧化的倾向随分子结构复杂性

12、的增加而增加、随分子量的增加而增加。 4.混合烃的氧化当几种烃混合氧化时，表现出的氧化能力与单独存在时不同。如：无侧链的芳香烃单独存在时比环烷烃稳定，当和环烷烃同时存在时，方香烃首先氧化，起到阻止环烷烃氧化生物作用，即起到了抗氧化的作用。第18页，共37页。第一章 变压器油第三节 运行中变压器油性能的变化二.油氧化的特性及分解产物（二）油氧化的分解产物 1.油劣化的三个阶段 （1）诱导期阶段（2）反应期阶段（3）迟滞期阶段2.油劣化的分解产物过氧化物水溶性酸低分子酸脂肪酸水分醇类金属皂类醛类酮类沥青稀油泥3.油质劣化过程的终结阶段：生成油泥 第19页，共37页。第一章 变压器油第三节 运行中变

13、压器油性能的变化三.油质劣化的危害性 1.降低油品的绝缘性能，相应提高油品的导电性。 2.促使固体绝缘材料老化，降低设备的电绝缘水平，缩短设备的使用寿命。 3.使设备构件中所使用的铜、铁、铝等金属材料腐蚀，缩短使用寿命。 4.油质深度劣化的产物是油泥，油泥会加速固体结缘材料的破坏，导致绝缘收缩，造成变压器丧失吸收冲击负荷的能力，并且严重影响散热，引起变压器线圈局部过热，使变压器的工作温度升高，造成必须境地运行变压器的额定出力等严重后果。第20页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义一.外观 1.控制指标新油和运行油：透明、无杂质或悬浮物 2.试验方法外观目测。透明度的判定方法：

14、将油品注入100mL量筒中，在205下观察，应为透明；悬浮物和机械杂质：用肉眼直接观看油样，观其底部及油中有无杂质和悬浮物。若油争议，应按照GB511方法定量测定杂质含量。 （为什麽在205下观察？因为油品的透明度，特别时在较低温度下，溶解在油中的石蜡和可溶性有害成分会从油中析出，使油呈现不透明状态。） （如果在205下：外观不透明，且水分含量不大，定量测定杂质不超过0.005%，则说明油中的石蜡含量高，或油精制不彻底，其中含有大量的胶质、沥青质等有害成分，此种情况油品不能使用；外观透明，定量测定杂质含量高，则说明油中含有机械杂质、悬浮物等不溶性杂质，此种情况将油品进行过滤后可以使用。 如为新

15、油，根据合同规定，可以不购买；如为运行油，必须进行过滤处理合格后方可使用。） 3.测定意义可判定油中是否存在不溶性油泥、游离水分、碳粒、纤维、灰尘等物质。 第21页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义二.水溶性酸1.控制指标新油：无 投入运行前的油：5.4 运行油： 4.2 2.试验方法投入运行前的油和运行油 ： GB/T 7598-2008 运行中变压器油水溶性酸测定法 3.测定意义可检查运行油中低分子有机酸存在的状况及对纤维素绝缘材料产生腐蚀的倾向。4.注意事项1）试验用水2）萃取温度3）摇动时间4）指示剂 5）pH标准溶液 5.不合格的原因：油质老化；油被污染6.不合格

16、后的处理：进行再生处理 或换油第22页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义三.酸值1.控制指标新油和投入运行前的油0.03mgKOH/g 运行油： 0.1mgKOH/g2.试验方法GB /T 264-1983石油产品酸值测定法3.测定意义：（1）可判定所含酸性物质的多少（2）可判定油品的老化程度（ 3）根据酸值大小，采取措施，避免金属材料的腐蚀。4.注意事项：（1）所用无水乙醇不含甲醛（ 2）氢氧化钾乙醇溶液浓度要准确（ 3）回流时间满足5分钟（ 4）滴定时间不超过3分钟（ 5）指示剂(6)指示剂剂量5.不合格的原因：补错油；油质老化；油被污染6.不合格后的处理：进行再生处理

17、；换油第23页，共37页。第一章 变压器油氢氧化钾-乙醇标准溶液(0.1 moL/L)的配制和标定依据的标准：GB/T601-2002化学试剂 标准滴定溶液的制备配制：称取8克氢氧化钾，置于聚乙烯容器中，加少量水（约5mL）溶解，用乙醇稀释至1000mL，密闭放置24小时。用塑料管虹吸上层溶液至另一聚乙烯容器中。标定：称取0.75克于105110电烘箱中干燥至恒重的工作基准试剂邻苯二甲酸氢钾，溶于50mL无二氧化碳的水中，加2滴酚酞指示液（10g/L），用配好的氢氧化钾-乙醇溶液滴定至溶液呈粉红色，同时做空白试验。氢氧化钾-乙醇标准滴定溶液的浓度 C (KOH) ,数值以moL/L表示，按下式

18、计算： C(KOH) =m1000/(V1-V2)Mm-邻苯二甲酸氢钾 质量（g），V1-氢氧化钾-乙醇的体积（mL） V2-空白试验氢氧化钾-乙醇的体积（mL），M-邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量（g/moL,204.22）第24页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义四.闪点（闭口）1.控制指标 10 25 45 新油 140 140 135 投入运行前的油和运行油 1352.试验方法 GB/T 261-2008闪电的测定 宾斯基-马丁闭口杯法3.测定意义运行油（1）可及时发现电气设备严重过热故障，如变压器、油开关在运行中因设备故障（局部过热），油品和绝缘材料分解产生可燃性气体，

19、使油品闪点大大降低。因此可判断设备内是否存在过热点。（2）可判断石油产品发生火灾的危险性。闪点时产生火灾的最低温度，闪点越低，油品着火的危险性越大，所以根据闪点的高低，可确定运输、储存和使用中的各种安全防范措施。（色谱分析可测定油中的气体组分，发现设备是否存在局部过热问题，但对常温下不挥发的轻质馏分，则难以用气相色谱检测出来，而测定油的闪点却可对其较容易的进行判断）（3）发现和防止油中混入轻质馏分（在新油、补充油时意义重大）。4.注意事项:(1)含水的样品进行除水处理（2）在油杯中试油的加入量准确（3）点火时的火焰大小、停留时间准确（4）控制升热速度56/ min（5）温度机定期校正（6)进行

20、大气压力的修正。5.不合格的原因：电气设备局部故障，造成过热，使绝缘油在高温下裂解，产生低分子碳氢化合物；油被污染，不油时混入了轻质馏分6.不合格后的处理：采用真空过滤；若仍不合格，则换油第25页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义五.水分1.控制指标 新油：一般变压器油 ，在GB 2536-1990中为“报告”500KV及以上变压器用油，在IEC 60296-2003中规定为“批量供应为30mg/kg” “以桶装或IBC（中型集装）运输为 40mg/kg” 3301000kV 220kV 110kV及以下 投入运行前的油 10 15 20 运行油 15 25 35 2.试验

21、方法GB/T7600-1987运行中变压器油水分含量测定法(库仑法)3.水分测定的意义控制水分含量，可减缓油品的劣化速度，避免对击穿电压和介质损耗的影响，避免纸绝缘遭到永久性的破坏，减缓有机酸对铜、铁等金属材料的腐蚀作用。4.注意事项（1）油样在运输中应避免剧烈振动、避光（2）取样必须第26页，共37页。第一章 变压器油 在晴天进行，采样容器应使用玻璃注射器，头部应用橡胶帽盖密封，防止潮气浸入，对密封设备在负压状态下取样时应注意防止负压进气（3）测定前对仪器进行纯水标定，仪器显示的数值与理论值的相对误差不应超过5%，连续三次净0.1微升纯水均达到要求值，认为仪器调整完毕（4）仪器调整平衡后，再

22、用户1mL注射器取试油，排放，冲洗三次后（包括针头，7号、8号穿腰针头），准确量取1ml进行测定（5）所取油样不能油气泡（6）电解液的保存要不超过20，且要干燥。（7）密封垫穿透后要及时更换（8）阴极室（电解电极）、测量电极、密封干燥管等涂抹真空脂等处要经常转动，避免卡死。5.不合格的原因：新油：油质本身原因;运输、保存存在缺陷。运行油：密封不严；运行温度高，导致固体绝缘材料老化；油质老化6.不合格后的处理：采用真空滤油机进行脱水处理;检查密封胶囊有无破损，呼吸器吸附剂是否失效，降低运行温度。第27页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义六.界面张力1.控制指标新油：40mN/

23、m；投入运行前的油： 35mN/m ；运行油：19mN/m2.试验方法GB/T6541-1986 石油产品对水界面张力测定法(圆环法)3.测定意义（1）可鉴别新油质量。矿物绝缘油是多种烃类的混合物，其在精制过程中，一些非理想成分，如含氧化合物等极性成分、采用溶剂精制、白土处理的残留物等应全部除掉。所以新的绝缘油应具有较高的界面张力值。（2）可判断运行油的老化程度。运行中的绝缘油因受氧、催化剂、加速剂、纤维素材料的影响，油质不可避免的要逐渐老化，老化后生成各种有机酸等极性物质，界面张力将逐渐下降。所以测定油的界面张力可判断油质的老化程度。油中老化产物越多，则油的界面张力越小。（3）可监督变压器热

24、虹吸器的运行状况。对于安装热虹吸器的变压器，一般情况下，若虹吸器运行正常，吸附剂未失效，油的pH值大于4.6，则油的界面张力约在3040mN/m；若虹吸器失效，则油的界面张力下降。（虹吸器的吸附剂失效后，不能吸附掉油中的酸、醇类及树脂质等老化产物，而促使油的界面张力下降）。第28页，共37页。第一章 变压器油4.注意事项（1）铂环、试验杯按方法清洗干净。铂环：用石油醚清洗，再用丁酮漂洗，最后在酒精灯氧化焰中灼烧；样品杯：石油醚清洗，用丁酮和水漂洗数遍（或用热碱液清洗、水冲洗），再用热的铬酸洗液浸泡（目的是彻底除去油污），最后用水、蒸馏水冲洗干净。若器具清洗不干净或有污物存在，会引起界面张力数据

25、下降。（2）试验用水：中性纯净蒸馏水（3）试样处理：为防止试样中存在的杂质对试验造成的影响，试样应按规定预先进行过滤（用中心干燥滤纸过滤试样，每滤25mL后更换一次滤纸）。（4）试验温度：实验得知，界面张力随温度升高而降低，因为温度升高引起物质的膨胀，从而增大了分子间距离，使分子间吸引力减小，表面张力减小。一般地，温度每升高10，张力值相应的变化为1mN/m左右，为此，一般监督试验如无恒温条件，可在255 范围内进行试验，仲裁试验和界面张力接近标准极限时，必须以25 为准。（5）仪器的校正：要定期按照制造厂规定的方法，进行校正。每次试验时，测定蒸馏水的张力值应为7172mN/m.若结果偏低，可

26、能是仪器调整不当或所用器具不清洁；若结果偏高，则要对仪器进行校正。第29页，共37页。第一章 变压器油5. 不合格的原因：油被极性物质污染；油质严重老化，油中有老化产物存在。6.不合格后的处理：投入吸附过滤装置，将老化产物除去；结果酸值、油泥测定结果考虑换油。第30页，共37页。第一章 变压器油 第四节 油质试验及其意义七.介质损耗因数1.控制指标 新油：0.005 500kV及以上 330220 kV 110kV新油净化后： 0.002 0.005 0.005 热油循环后： 0.005 0.005 0.005 投入运行前的油：0.005 0.010 0.010 运行油： 0.020 0.04

27、0 0.040 2.试验方法GB/T5654-2007介质损耗因数 直流电阻率的测量3.测定意义（1）可判断新油精制深度和洁净程度。质量优良的变压器油，其介质损耗因数很小，但若油的精制程度不够、净化不彻底时，其介质损耗因数会较大。（2）看判断运行油的老化程度。当油发生老化后，其中的老化产物会使介质损耗因数明显增大。（3）可判断变压器绝缘特性的好坏。变压器油介质损耗因数增大，会引起变压器正常绝缘特性的恶化，介质损失使绝缘内部产生热量，介质损失越大，则在绝缘内部产生的热量越多，反过来又促使介质损失更多，如此恶性继续下去，就会在绝缘缺陷处形成击穿，影响设备安全运行。第31页，共37页。第一章 变压器

28、油4.注意事项（1）试验地点的周围，无磁场、无机械振动的干扰源。（2）油杯清洗。由于绝缘液 体 对 极 微小的污染的影响都极为敏感，因此试验池的清洗最为重要。（在进行例行试验时，若上一次测的液体特性在规 定 值 范 围内，且上一次和这次的被测液体的化学性质类型相似，就不必清洗试验池。但下一次试验前，必须用一定体积的待测样品至少冲洗试验池三次。当试验池定斯用于试验具有相似化学类型和介电性能的液体时，则用一种清洁的液体样品充 满 后贮存起来，在下一次使用前用一定体积的待侧样品至少冲洗试验池三次）。磷酸钠盐清洗程序（7.1）、超声波程序法（附录A）、简易清洗程序（附录B）（3）电极、油杯的取用。在洗净并干燥完电极后 ，注 意 不要用裸手接触它们的表面，也应注意放置试验池部件的表面要很清洁，试验池上面不要有水蒸汽或灰尘。（4）控制温度。介质损耗因数对温度的变化很敏感，通常是随温度的增加成指数式的增大，因此需要在足够精确的温度条件下进行测量。一般试验应在90下进行，测量温度的分辨率应在 0 .25以内。（5）注入油杯的试油，应无气泡