新型高效球形吸附劑用于變壓器再生

摘要介紹了一種新型高效球形吸附劑用于大亞灣核電站＃1主變變壓器油的再生。試驗結果表明，這種球形吸附劑具有優良的脫色、脫酸和降介損等性能，能使再生油的質量、性能和顏色等各方面指標達到或接近新油。該吸附劑吸附效果好、投資孝成本低，是變壓器油再生處理用的理想吸附劑。
　　關鍵詞吸附劑變壓器油再生劣化
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　　0引言
　　變壓器油在運行過程中會因各種不同的原因劣化，影響變壓器的安全、穩定運行。大亞灣核電站＃1主變為英國GE公司1988年產品，單相容量375MVA，電壓等級26kV/420kV，冷卻方式為強油風冷，每相絕緣油體積為92m3，儲油柜為7m3，油名為Transol，為環烷基礦物絕緣油，不含抗氧化添加劑。該主變于1992年投運，滿負荷運行一段時間后發現其發熱嚴重，1992年油箱本體油溫約為86℃，1994年其每月產氣速率為75μL/L，微水和耐壓均良好，油箱頂部油溫曾達118℃。1997年發現油的tanδ>10%，1998年經油處理后降為4%～6%，但是1998年12月底取樣發現其A、B、C三相油的tanδ分別回升至16.38%、11.3%、7.49%，大大超過英國變壓器和開關設備的絕緣油BS148：1984標準(tanδ≤0.5%)，直接威脅到設備的安全運行。2001年1月用新型高效球形吸附劑對大亞灣核電站的0.36×106kg變壓器油進行了再生處理。
　　1新型高效球形吸附劑的特點
　　新型球形吸附劑為2～4mm的圓顆粒，流體阻力小，不產生粉末堵塞濾油機和油道，可用于設備凈油器，也可用于現場濾油。對再生油的污染也大大減少。當用球形顆粒充填吸附罐時，空間體積填充率最高，球形顆粒充填均勻，流體分布均勻，耐磨性好。
　　新型球形吸附劑是在高效粉狀吸附劑的基礎上加入一定量的粘合劑和致孔劑制成的，其主要成分為硅、鋁，球形吸附劑的分子式為
xMO^.Al₂o₃.ysio₂^.zH₂O,
　　 式中M是金屬陽離子(如鈣離子)；x是MO的分子數，y是SiO2的分子數；z是H2O的分子數。主要是一些難還原的、價態穩定的二元氧化物，多半是絕緣體［1］。球形吸附劑是利用其分子骨架的空間網狀結構及其獨特的靜電場作用深度吸附油中有損其理化性能的劣化物，使劣化油得以再生精制。球形吸附劑的脫色、脫酸及降介損等性能優于目前使用的粉狀吸附劑、“801”吸附劑和硅膠。
　　2新型球形吸附劑再生大亞灣＃1主變變壓器油
　　 2.1大亞灣＃1主變油劣化原因及處理對策
　　變壓器油受溫度、外界空氣、電磁場和金屬催化劑等的作用而劣化，導致其性能降低［2］。大亞灣＃1主變A相原油油質情況見表1。
　　
　　由表1可知，此油劣化嚴重，其介損和體積電阻率已大大超出標準。油的氣相色譜分析結果表明，該設備有150～300℃低溫范圍內的過熱存在。其原因可能主要是變壓器下部低壓引線(銅排)處存在因環流引起的局部過熱，夏天運行油溫高達80℃，同時該油處于開放式運行又沒有加入抗氧化劑，油劣化速度很快［3］。經吊芯檢查，發現變化器下部已經產生大量油泥。
　　 2.2變壓器油靜態再生試驗［4］
　　大亞灣核電站＃1主變的變壓器油除介損高外，顏色也較深。為了對變壓器油降介損并脫色，作者采用接觸再生法，做了該油的靜態再生試驗。取大亞灣＃1主變A相變壓器油做小樣浸泡對比試驗，即100g劣化油加4g球形吸附劑后，置于烘箱，55℃恒溫24h后，取出過濾后的油作對比試驗，其結果見表2。
　　
　　由表2可見，球形吸附劑具有良好的脫色、脫酸、脫微水和降介損的能力，其吸附性能高于XD系列吸附劑。
　　 2.3變壓器油動態再生試驗
　　對大亞灣＃1主變A相變壓器油進行了多次小型試驗，得出最佳吸附再生條件。
　　2.3.1再生條件
　　A相油8.0kg，球形吸附劑0.32kg(分兩次加入)，油溫55℃，循環60h更換吸附劑。
　　2.3.2試驗工藝
　　球形吸附劑為圓顆粒，具有規則的幾何外形，我們選用滲濾法做動態模擬再生試驗，即用泵強制熱油通過吸附罐內的吸附劑層，保證一定的接觸時間，使油中的帶電膠體、膠質、極性物質等劣化產物被吸附除去。其動態模擬再生流程圖見圖1。
　　
　　
　　由圖1可見，劣化油經微型油泵后通過吸附罐內的球形吸附劑層，然后通過平板濾油機和真空濾油機，既濾掉了水分，又濾除油中的機械雜質、游離炭、油泥等固體污染物。球形吸附劑吸附了大量的帶電膠體、膠質、極性分子等劣化物，絕緣油經再生處理后，提高了絕緣強度。真空濾油機使油在高真空和不太高的溫度下霧化，脫除油中的微量水分和氣體。真空濾油機具有加溫和高真空的功能，對油的脫氣、脫水和提高閃點都具有較好的效果。
　　 2.3.3試驗結果
　　該次油處理結果見表3。經再生處理后，絕緣油的顏色從劣化油的醬黑色變為淡黃色，擊穿電壓>70kV，體積電阻率提高到6.16×1014，介質損耗等指標明顯改善，基本達到BS148：1984標準。
　　
　　
　　 2.4變壓器油的現場處理試驗
　　變壓器油的現場再生系統見圖2。
　　
　　
　　該系統循環過程為：1→A→3′→4→5→6→7→8→6′→9→10→1。在油循環過程中約每隔20h從不同的點取油樣進行分析，測試油的介損和顏色以考察油處理效果。在油處理過程中其介質損耗因素和顏色的變化情況見表4。
　　
　　由表4可知，僅循環60h，加入2%的吸附劑，再生油的顏色和介質損耗因素就大大改善。其它項目也全面達到了BS148：1984標準。濾油結束后，向變壓器補充了～1000kg的合格變壓器油。
　　 3結論
　　新型高效球形吸附劑具有：
　　a.使用方便，油耗少，既可用于接觸法再生，又可用于滲濾法再生。
　　b.脫色、脫酸、降介損等吸附性能優良，能使再生油的質量、性能、顏色等各方面指標接近新油，是超高壓變壓器油處理的理想吸附劑；
　　c.再生效果好，生產投資孝成本低及適用范圍廣，可用于電力系統的廢油再生。
　　d.球形吸附劑的最佳工作溫度～55℃；球形吸附劑的正常加入量為1%～3%，油劣化比較嚴重時可適當增加吸附劑的加入量。
　　
　　 參考文獻
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　　 2溫念球.電力用油實用技術.北京：中國水利水電出版社，1998
　　 3郝有明等.電力用油實用技術問答.北京：中國水利水電出版社，2000
　　 4羅運柏等.高效吸附劑再生劣化電力用油的試驗研究.潤滑油，1995，10(2)：19
　　 5DL29.2—91顏色測定法