新型高效球形吸附剂用于变压器再生

摘要介绍了一种新型高效球形吸附剂用于大亚湾核电站＃1主变变压器油的再生。试验结果表明，这种球形吸附剂具有优良的脱色、脱酸和降介损等性能，能使再生油的质量、性能和颜色等各方面指标达到或接近新油。该吸附剂吸附效果好、投资孝成本低，是变压器油再生处理用的理想吸附剂。
　　关键词吸附剂变压器油再生劣化
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　　0引言
　　变压器油在运行过程中会因各种不同的原因劣化，影响变压器的安全、稳定运行。大亚湾核电站＃1主变为英国GE公司1988年产品，单相容量375MVA，电压等级26kV/420kV，冷却方式为强油风冷，每相绝缘油体积为92m3，储油柜为7m3，油名为Transol，为环烷基矿物绝缘油，不含抗氧化添加剂。该主变于1992年投运，满负荷运行一段时间后发现其发热严重，1992年油箱本体油温约为86℃，1994年其每月产气速率为75μL/L，微水和耐压均良好，油箱顶部油温曾达118℃。1997年发现油的tanδ>10%，1998年经油处理后降为4%～6%，但是1998年12月底取样发现其A、B、C三相油的tanδ分别回升至16.38%、11.3%、7.49%，大大超过英国变压器和开关设备的绝缘油BS148：1984标准(tanδ≤0.5%)，直接威胁到设备的安全运行。2001年1月用新型高效球形吸附剂对大亚湾核电站的0.36×106kg变压器油进行了再生处理。
　　1新型高效球形吸附剂的特点
　　新型球形吸附剂为2～4mm的圆颗粒，流体阻力小，不产生粉末堵塞滤油机和油道，可用于设备净油器，也可用于现场滤油。对再生油的污染也大大减少。当用球形颗粒充填吸附罐时，空间体积填充率最高，球形颗粒充填均匀，流体分布均匀，耐磨性好。
　　新型球形吸附剂是在高效粉状吸附剂的基础上加入一定量的粘合剂和致孔剂制成的，其主要成分为硅、铝，球形吸附剂的分子式为
xMO^.Al₂o₃.ysio₂^.zH₂O,
　　 式中M是金属阳离子(如钙离子)；x是MO的分子数，y是SiO2的分子数；z是H2O的分子数。主要是一些难还原的、价态稳定的二元氧化物，多半是绝缘体［1］。球形吸附剂是利用其分子骨架的空间网状结构及其独特的静电场作用深度吸附油中有损其理化性能的劣化物，使劣化油得以再生精制。球形吸附剂的脱色、脱酸及降介损等性能优于目前使用的粉状吸附剂、“801”吸附剂和硅胶。
　　2新型球形吸附剂再生大亚湾＃1主变变压器油
　　 2.1大亚湾＃1主变油劣化原因及处理对策
　　变压器油受温度、外界空气、电磁场和金属催化剂等的作用而劣化，导致其性能降低［2］。大亚湾＃1主变A相原油油质情况见表1。
　　
　　由表1可知，此油劣化严重，其介损和体积电阻率已大大超出标准。油的气相色谱分析结果表明，该设备有150～300℃低温范围内的过热存在。其原因可能主要是变压器下部低压引线(铜排)处存在因环流引起的局部过热，夏天运行油温高达80℃，同时该油处于开放式运行又没有加入抗氧化剂，油劣化速度很快［3］。经吊芯检查，发现变化器下部已经产生大量油泥。
　　 2.2变压器油静态再生试验［4］
　　大亚湾核电站＃1主变的变压器油除介损高外，颜色也较深。为了对变压器油降介损并脱色，作者采用接触再生法，做了该油的静态再生试验。取大亚湾＃1主变A相变压器油做小样浸泡对比试验，即100g劣化油加4g球形吸附剂后，置于烘箱，55℃恒温24h后，取出过滤后的油作对比试验，其结果见表2。
　　
　　由表2可见，球形吸附剂具有良好的脱色、脱酸、脱微水和降介损的能力，其吸附性能高于XD系列吸附剂。
　　 2.3变压器油动态再生试验
　　对大亚湾＃1主变A相变压器油进行了多次小型试验，得出最佳吸附再生条件。
　　2.3.1再生条件
　　A相油8.0kg，球形吸附剂0.32kg(分两次加入)，油温55℃，循环60h更换吸附剂。
　　2.3.2试验工艺
　　球形吸附剂为圆颗粒，具有规则的几何外形，我们选用渗滤法做动态模拟再生试验，即用泵强制热油通过吸附罐内的吸附剂层，保证一定的接触时间，使油中的带电胶体、胶质、极性物质等劣化产物被吸附除去。其动态模拟再生流程图见图1。
　　
　　
　　由图1可见，劣化油经微型油泵后通过吸附罐内的球形吸附剂层，然后通过平板滤油机和真空滤油机，既滤掉了水分，又滤除油中的机械杂质、游离炭、油泥等固体污染物。球形吸附剂吸附了大量的带电胶体、胶质、极性分子等劣化物，绝缘油经再生处理后，提高了绝缘强度。真空滤油机使油在高真空和不太高的温度下雾化，脱除油中的微量水分和气体。真空滤油机具有加温和高真空的功能，对油的脱气、脱水和提高闪点都具有较好的效果。
　　 2.3.3试验结果
　　该次油处理结果见表3。经再生处理后，绝缘油的颜色从劣化油的酱黑色变为淡黄色，击穿电压>70kV，体积电阻率提高到6.16×1014，介质损耗等指标明显改善，基本达到BS148：1984标准。
　　
　　
　　 2.4变压器油的现场处理试验
　　变压器油的现场再生系统见图2。
　　
　　
　　该系统循环过程为：1→A→3′→4→5→6→7→8→6′→9→10→1。在油循环过程中约每隔20h从不同的点取油样进行分析，测试油的介损和颜色以考察油处理效果。在油处理过程中其介质损耗因素和颜色的变化情况见表4。
　　
　　由表4可知，仅循环60h，加入2%的吸附剂，再生油的颜色和介质损耗因素就大大改善。其它项目也全面达到了BS148：1984标准。滤油结束后，向变压器补充了～1000kg的合格变压器油。
　　 3结论
　　新型高效球形吸附剂具有：
　　a.使用方便，油耗少，既可用于接触法再生，又可用于渗滤法再生。
　　b.脱色、脱酸、降介损等吸附性能优良，能使再生油的质量、性能、颜色等各方面指标接近新油，是超高压变压器油处理的理想吸附剂；
　　c.再生效果好，生产投资孝成本低及适用范围广，可用于电力系统的废油再生。
　　d.球形吸附剂的最佳工作温度～55℃；球形吸附剂的正常加入量为1%～3%，油劣化比较严重时可适当增加吸附剂的加入量。
　　
　　 参考文献
　　 1任乔林等.XDK系列高效吸附剂的研制及其应用.变压器，1998，36(10)：37
　　 2温念球.电力用油实用技术.北京：中国水利水电出版社，1998
　　 3郝有明等.电力用油实用技术问答.北京：中国水利水电出版社，2000
　　 4罗运柏等.高效吸附剂再生劣化电力用油的试验研究.润滑油，1995，10(2)：19
　　 5DL29.2—91颜色测定法