变压器油脱水脱气工艺应用

变压器油脱水脱气工艺应用

摘 要：由于变压器油中微水含量及氢气、乙炔气含量影响变压器油的电气及理化性能，对变压器的正常运行起着负面影响，克拉玛依润滑油厂采取了脱水脱气工艺对微量水、氢气及乙炔气进行脱除。本文主要介绍了脱水脱气工艺的工艺过程及工艺条件，通过分析数据说明了脱水脱气工艺的可靠及稳定性。

关键词：变压器油 微量水 电气性能 分析数据

中国石油在国内是最早从事变压器油的研发和生产的，已有40多年的成功经验，目前是最大的变压器油生产销售企业。所生产的变压器油满足国内外如GB2536、SH0040、IEC60296、ASTMD3487、BS148等标准及电气设备制造厂家特殊要求，得到电力行业各部门及广大用户的普遍赞赏。

一、前言

变压器油主要用于变压器、电抗器、互感器、油开关等充油电气设备中，起到绝缘和散热冷却等作用。水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害。首先，水分会降低油品的击穿电压，当油中含水量为0.01%时，击穿电压约15KV，当水含量增加到0.03%时，击穿电压降到6KV左右。同时水分对介质损耗因数也有明显的影响，随油品水含量增加，介质损耗因数增加。当油中水含量为0.02%时，介质损耗因数约0.01，当油中水含量增加5倍即0.1%时，介质损耗因数会增至为0.021。此外水分还会促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的品质，增加油的吸潮性，对油的氧化起促进作用。一般认为受潮的油比干燥的油老化速度要快2～4倍。

变压器油在生产加工过程中就含有一定量水分，石油产品成本有一定程度吸水性，在包装运输和储存管理过程中，如果管理不妥会从大气中或与水接触时，溶解和混入一部分水，变压器油的吸水能力与其组成以及所处温度环境有关，一般来说，在20℃时变压器油溶解水能力约40μg/g，通过工业脱水装置可使变压器油含水量降到10μg/g以下，油品的吸潮性随空气相对湿度和油温呈线性增加。不同化学组成的油品，其吸水性可相差数十个μg/g，油中芳烃含量越多，相对说来油品的吸潮性越高，油内存在某些极性分子也能增加油品的吸潮性。

一般变压器油并不含乙炔等气体，但有的生产厂大气污染较重，大气中含有乙炔等气体，难免溶解在变压器油中，由于变压器油在装入变压器之前都要进行真空脱气，一般可以达到装变压器的要求。

为了控制变压器油的微水及气体含量，避免变压器油的电气及理化性能受到影响，克拉玛依润滑油厂实施了变压器油脱水脱气工艺。

二、变压器油脱水脱油工艺过程

1.工艺流程

变压器油原料油进入容-1，进行第一次循环：容-1变压器油经换热及脱气脱水后，进入容-2，循环结束后，容-1中的变压器油脱气脱水后全部进入容-2；进入第二次循环：容-2油经换热及脱气脱水后全部进入容-1，第二次循环结束。全部过程历时48小时。

2.工艺条件

在变压器油整个脱气脱水过程中，采取了氮气密封系统，以避免大气中的水份、氧气及其他杂质进入油中，具体条件如下：

2.1氮气密封系统的投用：在整个脱水脱气过程中，氮气密封可以很好的防止水份、氧气和其它杂质的侵入，保证脱气脱水的效果。系统氮气进入脱气脱水装置后，由压力表测其压力，通过减压阀降至0.16MPa后，氮气通过压力调节阀进入容-1（或容-2），压力设定为0.015kg/cm2。当进油时，空气被压缩，压力升高，当压力大于0.02 kg/cm2时，压力调节阀自动开启，氮气外放卸压，压力低于0.02 kg/cm2时自动关闭。容-1和容-2氮气密封系统互为备用。

2.2油品的升温：当变压器油原料从罐区被输到容-1，控制油位液面在油罐上半部时，停止进油，关闭相应阀门并准备升温循环脱水。打开净油机的循环阀门及油出口阀门，启动净油机的给油泵。变压器油原料自净油机流入换热器，与壳程中的热水换热升温，换热后，油品进入容-1（或容-2）。当容-1的温度指示为55℃时，开启净油机的加热系统，准备恒温脱水。

2.3恒温脱水：恒温脱水时，净油机严格按照《TORP—Ⅵ—6型净油机使用说明书》操作。主要技术参数为：流量6吨/小时，运行温度控制在55±2℃，工作真空度控制10Pa至50Pa，当净油机主要技术参数到位12小时后，从容-1（容-2）中部取样分析，先测含水，指标要求为低于10ppm，含水分析合格后再测其它指标，含气≤1%，清洁度NAS≤6%，介损≤0.002，击穿电压≥60KV，分析合格后停止脱水。

2.4贮输：容-1（或容-2）分析合格后，可以用鹤管直接装车或贮存在容-1（或容-2）中，本系统已经预留了密闭装车氮气线。

2.5其它：经计算，处理一批油约需要48小时，处理能力为6000-7000吨/年。

3.工艺参数

变压器原料实验油量： 50吨

脱水机控制温度： 55±2℃

真空度： 脱水机两级真空全开，真空度控制在10-50Pa之间。

4.取样要求

4.1容-1循环前各点取样一次。

4.2真空泵开启后每6小时取样一次，由化验室取样进行微水及气体分析。

三、实验分析数据

分析结果可知，目标气体：氢气和乙炔气实验结束后都未检测出，从相关数据中可以看出，微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

随着脱气脱水的进行，目标气体：氢气和乙炔气含量都为未检测出，可以看出微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

四、问题与结论

1.油品中的微量水与油品保存环境有很大的关系，如环境温度、湿度、是否敞口、是否氮气保护等。

2.从分析数据得知，真空脱气对CO2、CH4、C2H6气体的脱出，有效果，不明显。

3.从分析数据可以得出，真空脱气对目标气体的脱出有明显的效果，例如：H2、C2H4、微水。

4.从两次实验结果看，目的物质都能达到目的要求，两次实验重复性较好。

5.克拉玛依润滑油厂普通变压器油中不含有乙炔气和氢气，真空脱气脱水可以达到实验目的。

6.通过脱气脱水实验，证明通过生产厂的脱气脱水工艺的应用及氮封液袋包装可以实现客户现场装油的目标。