摘要: 绝缘油污染是有载分接开关故障的主要原因之一，而有载开关对电力调压变压器的正常运行产生着直接的影响。在线滤油技术的使用能及时有效地去除绝缘油中的污染物，确保有载分接开关油的技术性能指标符合使用要求，有效地提高有载分接开关工作的安全性和可靠性。同时，在线滤油在电化学行业上的应用也还存在一些缺陷，笔者就这些缺陷提出了自己研究思路以供大家参考。
关键词:有载开关；绝缘油；滤油技术；
一、引言
自二十世纪八十年代中期，有载开关开始广泛应用于我国电网电力调压变压器中，据统计:在电力行业中,有载调压电力变压器占全行业变压器总容量的88％以上, 自此，有载分接开关也就成为了众多调压变压器中一个重要的组件，其运行好坏直接影响到有载调压变压器的安全运行，特别是变电所推行无人值守和电压无功综合控制装置VQC设备后，有载分接开关的安全性愈发受到人们的关注。
在前几年召开的一次全国变压器会议纪要中指出：有载分接开关引发的变压器事故占全部事故的30%以上。
由此可见，有载分接开关的运用日趋广泛且事故频数逐年大幅上升，实践表明，高事故发生的主要原因与有载分接开关切换油室中油质水平有着直接关系，因此，提高有载分接开关运行可靠性、降低有载分接开关事故率必须彻底解决运行中开关油污染问题。
二、污染绝缘油对有载分接开关的影响
绝缘油的性能指标劣化后，不但其绝缘能力下降，而且有载分接开关切换时，绝缘油的熄弧能力降低，拉弧时间延长，电弧能量增大，加速了触头的烧蚀，进一步加速了绝缘油的污染，形成了一个恶性循环。
油中的游离碳和金属粉末会在高电场下极化，依次排列形成微小电桥，减小了开关上相邻带电体间的绝缘距离，降低有载开关的安全系数，严重时会使相邻带电体放电，形成短路。实验证明：在含水量保持不变的情况下，绝缘油中颗粒物由10000个过滤至10个，颗粒物直径大于5μm时的击穿电压可以从24kv/2.5mm上升至38kv/2.5mm; 颗粒物直径大于2μm时的击穿电压可以从21kv/2.5mm上升至49kv/2.5mm。说明油中颗粒物的数量对绝缘油的击穿电压的影响是十分明显的。
污染物质沉积于开关触头表面，造成触头接触接触电阻增大，使触头表面的温度升高，严重者还会造成变压器三相电阻不平衡现象。炭沉积是大面积的,在某些情况下,还会存在绝缘的热老化。
如果在分接开关部件上存在炭粒沉积,又有水分进入油室,水分便会不均匀分布,更容易混入炭沉积,这种油、水、炭的混合物可能引发表面泄漏电流,导致绝缘材料热老化,在绝缘场强高的分接开关中还会发生电击穿。
油中存在颗粒物杂质会增加触头间的磨擦力，加速开关触头的磨损。
正因如此，我国电力行业标准《有载分接开关运行维修导则》规定：“运行中的有载分接开关每六个月至一年或分接变换2000～4000次至少采油样一次；每切换5000～10000次或运行1～2年，或油中击穿电压低于25KV/2.5mm 时应开盖清洗换油或滤油一次”。该标准还规定：“运行中分接变换操作频繁的分接开关宜采用带电滤油或装设在线滤油器”。
三、有载开关绝缘油的污染来源
有载开关绝缘油的污染来源主要来自以下四方面：
1、使用电阻分接开关的变压器在通电后的每次分接切换操作过程中,切换开关主通断触头和过渡触头都会产生开关电弧,这些正常的电弧使油室的绝缘油分解，从而产生游离碳、水分等杂质及可燃性气体；
2、开关触头在切换过程中会产生磨损，导致产生金属粉末；
3、开关油室内绝缘油在与空气隔绝的条件下可能产生厌氧菌微生物及由此产生的水份及其他代谢物。
4、密封泄漏和开关储油柜内绝缘油与空气接触而吸收的水份及其它杂质。
上述情况都会使绝缘油微水、耐压、介损等指标劣化。
被污染的绝缘油外观混浊，颜色呈淡黑色。显微镜观察，绝缘油中有大量的固体碳颗粒和金属粉末。试验结果表明，绝缘油的耐压值降低，含水量增加，介损值升高，总烃、H2及其它气体和含水量均有不同程度的升高，严重危及变压器的安全运行。
四、在线滤油机在有载开关上的应用
近几年来，电力运行部门已经意识到有载分接开关油污染问题对开关安全运行的危害，在有载调压电力变压器上大量使用了有载分接开关在线滤油机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目的是提高开关油的绝缘强度,降低油中含水量,使开关油室内的机构、绝缘件、绝缘筒等表面无沉积附着的电弧产生的碳化物、金属微粒,减少检修和换油的次数,降低维修成本,提高开关寿命,保证安全可靠运行.
在线滤油机工作原理:油泵经过分接开关的吸油管和过滤罐的进油管抽入开关油,油进入装有油泵的油罐后,在油泵压力作用下穿过滤芯,过滤后的油经管接头流出油罐,经回油管返回分接开关.
现在的在线滤油机通常采用自封闭式循环滤油处理系统,油流速度很慢,油的净化和再生处理一般情况下至少在重复循环10次以上,才能达到变压器油标准.
为迅速净化开关油被电弧污染的游离炭金属微粒,必须要求开关在切换过程中电弧产生游离炭金属微粒在没有沉积附着在机构及绝缘部件表面前迅速将开关油抽出过滤,要求滤油机在开关每操作一次,滤油机必须工作一次.
由于有载调压电力变压器开关级数较少,一般仅几级,并且切换时很少连续动作,因此在电力行业取得了非常好的效果。
五、在线滤油机在电化学工业中运行的问题
通过对国内外电化学工业的局部调查:在线滤油机在整流变压器运行中效果很不理想，与在电力系统中的运行效果迥异！这种现象在电解铝行业最为明显,有的铝厂甚至拆除了在线滤油装置。
是什么原因造成的呢?
以电解铝整流变压器为例进行分析:
由于电解铝行业的特殊性:目前这类整流变压器的电压一般都在220kV以上，容量在十几万千伏安；调压范围比电力变压器要大的多，对于电力变压器，调压范围通常是88％--112％，而对于铝电解来说，调压范围通常是5％--105％；目前国内较多大型电解铝企业采用的整流变压器为107级连续调方式,因此调压级数比电力变压器多很多倍。
每停、送电一次,有载开关正常操作都在一百多次以上。在短短时间内,动作如此频繁，开关切换过程中电弧必然产生大量的游离炭及金属微粒, 开关油中游离炭及金属微粒沉积附着机构、绝缘部件表面是有一定时间但时间很短,要最迅速将开关油抽出过滤。否则，开关油中的游离炭、金属微粒一旦沉积附着在机构及绝缘件、绝缘筒内壁表面时，再要通过滤油机循环来净化就无法办到，只有吊出清洗。
在线滤油效果如何,关键是否能有效的将开关切换电弧产生的游离炭及金属微粒抽出并过滤。现在的滤油机要解决该问题，唯一的做法只有增大油量，但增大油量时必须增加油泵压力及油流速度，使得滤油机的体积增大很多，同时流速过大可能导致保护装置动作及油箱内可能导致压力过高，或开关油室进出的不平衡；可能造成气体保护继电器动作或开关压力释放阀动作，对变压器运行很不安全。国内有很多例保护误动作的例子.
电化学工业整流变压器在线滤油效果差,原因就是因为现在的在线滤油技术根本无法在油中游离炭、金属微粒沉积之前完全过滤掉。
六、在线滤油技术的探索
在线滤油技术的应用从产生到现在已经很多年了,设备一直在更新,但技术上没有质的变化：
现在国内厂家的主要研发方向是开发高精度、高效率的过滤器，并在提高设备智能化程度上大做文章；国外厂家多年来一致在研发一种流速低而流量大的产品,理论上始终无法突破流量、压力、体积及开关保护上的难题。
因此，要真正彻底解决电化学工业整流变压器在线滤油这一难题，必须多方位、多思路研发,另觅新路！
下面为笔者的研究成果，供大家分享参考:
以现有的在线滤油机为原形,在控制箱内安装一波形发生器,使之产生一种间歇式的振荡波,以开关油为传导介质,使有载开关内油中沉积的游离炭、金属微粒间歇式的运动起来,从而达到完全滤去沉积物的目的.
振荡波间歇时间：以开关内绝缘油循环一次为间歇时间；由于为间歇振荡波,并且第一次使用的变压器油是新的干净的介质强度符合要求的，完全可避免运行时油中游离炭、金属微粒漂浮对地闪络现象；
当振荡波的频率与绕组自振频率接近时，绕组内会产生局部共振，出现局部共振过电压，因此振荡波的频率必须避开绕组自振频率。由于绕组的自振频率与变压器的容量、输出电压之间存在具体的数量关系,P.H.Hessen和J.D.Phillips都提出过有关绕组的自振频率表达式,该问题也不难解决。
当然,变压器及开关是一个复杂的振荡网络,除经过复杂的计算外,还须经过计算机模拟进行分析。
七、结论
有载分接开关绝缘油是影响有载开关正常运行的主要原因之一，虽然现在的在线油滤技术对电力系统而言已基本成熟，但对于一些行业的高速发展却已明显落后，如电化学工业。因此，进行在线滤油技术及其装置的应用研究十分必要。开发新型的滤油技术已经是摆在大家面前的一个技术难题。
参考文献：
[1]《有载分接开关运行维修导则》
[2]《关于OF100有载开关在线滤油机技术分析意见》 陈训诚 电力出版社出版
论文作者:何显芬,郭奇峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/21
标签：在线论文; 变压器论文; 绝缘油论文; 微粒论文; 电弧论文; 滤油机论文; 金属论文; 《电力设备》2017年第13期论文;