變壓器油生產裝置的主要生產流程為：先將加氫裂化柴油簡單蒸餾，將其中重組分經過白土精制，得到變壓器油基礎油，在基礎油里加人一定量的降凝劑、抗氧化劑調合而成變壓器油。在生產過程中，油品精制深度不夠，并在調合過程帶人水分、雜質，從而導致變壓器油絕緣強度不穩定，達不到國家GB2536-1990質量標準。為此，在原工藝基礎上，通過采用合理、可行的后處理生產工藝，提高了變壓器油產品的絕緣強度，解決了實際生產中產品不能長時間儲存的問題。

1、原因分析

由于變壓器油是使用于油浸式變壓器內，起到絕緣、冷卻作用，所以其絕緣強度是評定變壓器油質量的重要指標。變壓器油的絕緣性能即絕緣強度，也叫做擊穿電壓或耐電壓。按GB2536-1990標準它要求在間距為2.5mm的電極中5次擊穿電壓的平均值不小于35kV。

干燥的、不含雜質的變壓器油其絕緣強度是靠油中中性粒子的不游離性維持，在一定的電場下它的穩定性較好。

影響變壓器油的擊穿電壓主要因素是：水分及纖維、灰塵等雜質。

水分的來源主要是空氣中潮氣的浸入，另外還有油氧化時的化學反應產生的水分。而一旦油中含水，乳濁狀的水在電場作用下產生極性順序排列現象，電子很容易沿著這個橋通過而被擊穿。一般來說，當油中含水在30ug/g以下時，對油的絕緣性能影響不大，而在50ug/g時就能影響油的絕緣性能，當含水量達100ug/g時油的擊穿電壓降低12.5%，達300ug/g時，油的擊穿電壓降低達25%。而雜質的來源很多、很廣，如在運輸、儲存和運行中混人的塵土、金屬屑和纖維物等外來物質。另外還有烴類氧化分解，聚合生成的油泥等。這些物質都以懸浮狀遍布油中，在電場作用下很容易形成橋路，使油的絕緣性能大大降低。特別是這些物質混淆在一起，已具有一定的吸附性，最容易吸收水分，使油品質量更趨惡化。

綜合分析整個生產過程，從蒸餾、精制、調合到儲存，發現產品儲存是導致油品絕緣強度下降的主要環節，具體見表1。

在生產過程中水分和雜質的主要來源為：

（1）添加劑抗（氧化劑和降凝劑）吸潮含水；

（2）調合器具不干凈而帶入水分和雜質；

（3）調合時由于敞開式操作，且調合時油品溫度偏高而吸入空氣中的潮氣；（4）頻繁的人工檢尺而帶人水分和纖維等雜質；

（5）油罐本身的呼吸作用而吸人潮氣；

（6） 另外由于精制深度不夠，沒有完全除去變壓器油不理想的極性物質 （如梭酸、醇、芳香烴等）而導致吸水。

在變壓器油生產裝置中， 由于上述原因導致變壓器中含有水及雜質，在長期時間儲存過程中因這些極性物質吸潮而絕緣性能下降，絕緣強度達不到35kV。

2、后處理流程

針對以上情況，從操作上雖然可減少不必要的檢尺次數和盡量做到調合器具干凈，但油的擊穿電壓在儲存過程中仍會下降。 這就需要從工藝技術人手，即增加后處理流程以除去水和雜質。

2.1 吸附干燥處理工藝

2.1.1 吸附劑的選擇

除去水和雜質的方法有很多：如蒸發、過濾、干燥、吸附等。但在上述方法中，吸附過程具有操作簡單，投資少，見效快的特點。且能有效地除去如水、有機硫化物、油泥、游離碳等多種極性物質，所以決定采用吸附方法。

在吸附劑的選擇方面有以下幾個原則：

（1）價格便宜；

（2）原料容易得到，來源廣泛；

（3） 吸附劑性能好，比表面積大，孔隙率大；

（4）吸附劑選擇性好。

基于以上原則，選用了硅膠、活性氧化鋁、分子篩3種吸附劑，比較這3種吸附劑的吸附性能曲線，見圖1，認為選擇硅膠是合適的（變壓器油吸附溫度不能超過100度，否則其中的抗氧化劑T501要開始分解）。

2.1.2 吸附筒直徑和高度

根據計算取吸附筒直徑0.9m，筒高1.2m。

2.1.3 實際操作

在實際使用過程中，由于油罐的呼吸作用和檢尺等因素的影響，絕緣強度在產品長時間貯存或遇陰雨天氣時仍會下降，見表2。這是由于未除去化學結合態水，使油中所含極性物質吸潮而造成的。且吸附筒進口壓力表PGO1與吸附筒出口壓力表PGO2的壓差增加非常快，硅膠的替換頻率高。另外由于硅膠浸潤了一部分油，使其再生發生困難，這在一定程度上增加了操作成本，具體流程見圖2。

2.2 真空閃蒸處理工藝

變壓器油中的水分有來自空氣中的潮氣浸入，還有本身氧化時的化學反應。這些氧化產生的水處在化學結合狀態，而油中其它的水與周圍空氣中的水分是處于平衡狀態的，普通的吸附干燥不能完全清除油中的水分，對此只有在與外界隔絕的系統中才能做到。因此需要采用真空系統的真空閃蒸辦法。當然采用真空閃蒸方法還有以下好處：

（1）在減壓下水的沸點下降，與常壓蒸發相比，當加熱蒸汽壓力相同時，蒸發的推動力增加，因而可減少所需的傳熱面積；（2）變壓器油在溫度大于100℃時，其中的抗氧化劑T501要開始分解，減壓降低了水的沸點，因而就不必加熱到100℃了；（3）可以用低壓蒸汽做加熱介質；

（4）在低溫下操作，對材質的腐蝕和對外界的熱損失都較小 。

閃蒸罐全容積為9m3，內設有加熱盤管，傳熱面積為2.2m2，操作為間歇式（一次性進料、出料）裝料系數按0.9計，變壓器油密度按800kg/m3時計，一次性進料量一般為6t，需處理時間為2-3h，具體流程見圖3。

在使用過程中，絕緣強度雖有提高，但幅度不大，其數值卡邊甚至不合格，產品仍不能長期儲存，見表3。這主要是由于未完全除去機械雜質而造成的。

2.3 閃蒸一吸附處理工藝

盡管上面2種工藝在很大程度上解決了擊穿電壓下降的一部分問題，使油品質量有所提高，但并不能解決變壓器油擊穿電壓下降的全部問題，但都有所提高。從表2、表3中的數據來看其主要原因為油中水含量只是極少的一部分。一般最多只有500ug/g，甚至更少，相對還是雜質較多，故此吸附方法提高的幅度大，但由于還是跟空氣接觸，所以不能長期貯存。真空閃蒸由于不能有效除去雜質，故提高的幅度不大，但由于不與空氣接觸所以沒有發生下降的情況。 因此選用組合工藝，即把2種工藝結合起來，使之形成一個完整的變壓器油后處理工藝——閃蒸-吸附工藝，以提高變壓器絕緣強度，其具體流程見圖4。

在實際操作中，先把不合格油從變壓器油品罐抽送入閃蒸罐，然后通入0.5MPa蒸汽加熱油溫至60℃，開啟真空泵，使緩沖罐內真空度不低于0.08MPa，再開啟循環泵，循環閃蒸一吸附約2h。由于使用了閃蒸一吸附組合工藝，該工藝既具有閃蒸工藝不與空氣接觸的優點，又具有吸附工藝除去雜質效果好的優點。經使用證明，變壓器油的擊穿電壓達到了國家標準，沒有再發生擊穿電壓下降的情況，產品質量穩定，見表4。且吸附過濾器進口壓力表PGO4與吸附過濾器出口壓力表PGO5之間的壓差增加不快，使吸附過濾器的使用壽命明顯增長，這也減少了操作成本。另一方面也說明閃蒸一吸附是一個可行的、合理的變壓器油后處理流程。

3、結論

（1）當油中含有少量水或雜質等極性物質時，這些極性物質因油罐的呼吸作用和檢尺等因素的影響會進一步吸潮而引起變壓器油絕緣強度下降，產品不能長時間儲存。吸附和閃蒸都能在一定程度上提高變壓器油絕緣強度，但都不能從根本上解決變壓器油長時間儲存絕緣強度下降的問題。

（2）閃蒸一吸附從根本上解決了當油中含有少量水或雜質等極性物質時，變壓器油不能長時間儲存（或遇陰雨天氣）的問題，是合理的、完善的變壓器油后處理工藝，能很好地提高變壓器油絕緣強度，使產品完全符合國家規定的質量標準。

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