變壓器絕緣老化對壽命的影響

張慶偉

摘 要：簡要敘述了變壓器絕緣老化的影響，以及三種變壓器檢測方法，提出了對變壓器壽命評估的有效手段。

關(guān)鍵詞：電力變壓器 絕緣材料 老化 檢測

中圖分類號：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0105-01

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，保障它的安全運(yùn)行，提高它的經(jīng)濟(jì)效益，一直以來是國內(nèi)外變壓器生產(chǎn)廠家、研究機(jī)構(gòu)、大專院校、電力用戶都在努力研究的方向。能夠在線監(jiān)測出變壓器的運(yùn)行狀態(tài)、內(nèi)部溫度變化、絕緣材料變化對變壓器的安全運(yùn)行會起到根本性的作用。

多年來國內(nèi)外陸續(xù)研究出了高性能液相色譜檢測（HPLC）、絕緣材料聚合度（DP）的檢測、介質(zhì)損耗因數(shù)的檢測等幾個具有代表性的在線監(jiān)測方法，通過相應(yīng)的檢測手段來判斷變壓器的具體運(yùn)行情況，來做出合理、得出準(zhǔn)確的結(jié)論，既不使還能夠安全運(yùn)行的變壓器退出運(yùn)行，避免造成經(jīng)濟(jì)上的損失，也能夠使有故障的變壓器得到合理的解決，避免造成重大安全事故，給國家和社會帶來不必要的危害。

1 絕緣材料老化的幾種分析方法

通常說的油浸式變壓器絕緣老化是指變壓器油老化和固體絕緣材料老化。可以通過真空濾油、更換新油的方法來解決變壓器油老化問題，固體絕緣老化就很那檢測和處理，所以影響變壓器壽命的主要因素是固體絕緣的老化程度。變壓器固體絕緣由纖維材料（包括紙板、層壓木等固體絕緣材料）構(gòu)成，現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，能夠進(jìn)行在線變壓器的內(nèi)部監(jiān)測，可以根據(jù)在線監(jiān)測結(jié)果，分析得出變壓器的絕緣老化程度。現(xiàn)在比較常用的有以下三個監(jiān)測方法：一是高性能液相色譜分析（HPLC）用于分析固體絕緣的老化；二是絕緣紙聚合度（DP）檢測固體絕緣的分解成分；三是對介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的分析，可分析出固體絕緣的老化程度和是否有裂解的可能。通過上面三種在線監(jiān)測手段，極大地提高了變壓器絕緣材料老化判斷的準(zhǔn)確度，對變壓器運(yùn)行狀態(tài)及壽命能夠給出合理正確的結(jié)論，得到了廣大用戶的廣泛認(rèn)可，現(xiàn)在已經(jīng)越來越多的應(yīng)用在電網(wǎng)及電廠等項目中。

1.1 高性能液相色譜分析（HPLC）

高性能液相色譜分析技術(shù)主要是檢測變壓器油中溶解的糠醛（C5H5O2）含量（Furan），根據(jù)糠醛含量的多少來判斷變壓器固體絕緣的老化狀態(tài)程度，它是目前國際上最有效、應(yīng)有范圍較廣的變壓器絕緣老化在線檢測手段之一。

由于糠醛是絕緣材料在熱老化過程中分解產(chǎn)生的特殊產(chǎn)物，所以它的含量多少成為判斷變壓器絕緣材料老化程度的有力依據(jù)，從目前來看它的應(yīng)用范圍很廣。根據(jù)試驗證明，如果變壓器油中糠醛含量達(dá)到0.5 mg/L時，變壓器的整體絕緣老化程度處于正常水平；當(dāng)變壓器油中糠醛含量達(dá)到1～2 mg/L時，說明變壓器的絕緣材料現(xiàn)象嚴(yán)重老化現(xiàn)象，變壓器需要停止運(yùn)行，進(jìn)行檢修或其他處理；當(dāng)變壓器油中糠醛含量達(dá)到或超過4 mg/L時，說明本臺變壓器已經(jīng)報廢，應(yīng)立即退出運(yùn)行，繼續(xù)運(yùn)行會發(fā)生各種事故，造成不必要的損失。

1.2 絕緣紙聚合度（DP）的檢測

對變壓器絕緣材料聚合度的檢測是絕緣材料老化程度最有效、準(zhǔn)確、可靠的手段之一，具體的方法是：先對變壓器絕緣材料進(jìn)行取樣，將絕緣材料中的殘油、異物及其它填充劑清理干凈，然后進(jìn)行粉碎、消化，將其溶解在乙酸乙脂溶劑中，利用烏別洛得粘度計測定紙溶液的粘度，根據(jù)檢測結(jié)果求得絕緣材料的聚合度。

由于變壓器絕緣材料聚合度與絕緣老化時間成反比，老化程度越大聚合度越低，絕緣材料的韌性和強(qiáng)度也隨之降低。所以，變壓器絕緣材料老化程度的檢測標(biāo)準(zhǔn)一般認(rèn)為：當(dāng)平均聚合度下降到500時，認(rèn)為變壓器整體絕緣老化程度處于正常水平；當(dāng)平均聚合度下降到250時，認(rèn)為變壓器絕緣材料老化程度十分嚴(yán)重，需要進(jìn)行變壓器的檢修，更換部分或者全部絕緣材料；當(dāng)平均聚合度下降到150時，說明絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度幾乎為零，整臺變壓器已經(jīng)達(dá)到報廢的程度，需要更換變壓器。對變壓器來說，絕緣材料的取樣部位不同，其檢測聚合度的數(shù)值也不同，正是由于聚合度有一定的分散性，所以要求取樣時要在變壓器上、下部多個點(diǎn)分別取樣，以獲得平均聚合度，或者要求在具有代表性部位進(jìn)行取樣，取樣數(shù)要統(tǒng)一，以具有對比性、同比性，保證測量結(jié)果能夠更接近實(shí)際，能夠得出一個接近的結(jié)論，減少誤判。

1.3 介質(zhì)損耗因數(shù)的分析

變壓器在線檢測介質(zhì)損耗因數(shù)是目前使用較多、對判斷絕緣老化狀況非常有效的手段之一。目前來看國內(nèi)一般使用在工作電壓下測量絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)值，采用電橋法，以配套的標(biāo)準(zhǔn)電容分壓器。

因為介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗靈敏度很高，通過測量介質(zhì)損耗因數(shù)值，可以反映出絕緣材料的老化程度問題，可以通過試驗數(shù)值來判別絕緣材料的老化程度狀況，根據(jù)試驗證明介質(zhì)損耗因數(shù)值是判斷變壓器絕緣材料老化的主要手段之一，但要特別強(qiáng)調(diào)的是最好與變壓器歷年的介質(zhì)損耗因數(shù)值相比較，并與處于相同運(yùn)行條件下同類型變壓器相比較，然后根據(jù)以往經(jīng)驗來判斷變壓器絕緣材料老化的程度，這樣經(jīng)過對比后分析得出的結(jié)論能夠更真實(shí)一些，否則根據(jù)某一次試驗結(jié)果分析的結(jié)論，沒有可比性、同比性，不一定準(zhǔn)確，根據(jù)以往試驗得出一般參照3次以上的試驗結(jié)果，綜合對比得出的結(jié)果更準(zhǔn)確。

2 變壓器的壽命評估

目前國內(nèi)沒有一套正規(guī)的檢測手段，能夠檢測出運(yùn)行時間為20年以上的大型電力變壓器的運(yùn)行壽命，一直以來，大部分廠家和研究人員都是采用根據(jù)變壓器絕緣材料的“絕緣壽命”來預(yù)測評估變壓器的運(yùn)行壽命。然而實(shí)際上，“絕緣壽命”顯然不等于變壓器的“銘牌壽命”，對于變壓器壽命的預(yù)測評估，一般同時采用多種檢測手段，根據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)和相關(guān)運(yùn)行信息，再由相關(guān)專家進(jìn)行綜合評估，最后得出變壓器的剩余使用壽命。

先進(jìn)的變壓器壽命預(yù)測評估是需要建立在可靠性的基礎(chǔ)上，這種方法不是要求預(yù)測變壓器發(fā)生故障的具體時間，而是判斷變壓器發(fā)生故障可能性的增加，以及變壓器可靠性的降低，當(dāng)變壓器可靠性下降到一定值時，就認(rèn)為變壓器必須停止運(yùn)行，立即進(jìn)行檢修或更換，堅決不允許帶病運(yùn)行。所以檢測變壓器絕緣材料的老化程度，就是變壓器可靠性的檢測，根據(jù)試驗結(jié)果來預(yù)測、推算變壓器剩余使用壽命，實(shí)際上它是一種概率統(tǒng)計的應(yīng)用技術(shù)，同時也是一種被證明很有價值的應(yīng)有技術(shù)，通過它使技術(shù)人員和操作人員對運(yùn)行20年以上變壓器的管理作出更準(zhǔn)確的判斷，減少因為誤判而造成重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié)語

由于變壓器在電力系統(tǒng)中的重要性，建議對于長期運(yùn)行的變壓器，每隔5年要進(jìn)行一次檢修、10年進(jìn)行一次大修，對于負(fù)載大、任務(wù)重的變壓器，要及時研究在線檢測結(jié)果，出現(xiàn)異常后要及時匯報，避免出現(xiàn)重大的變壓器事故。可見對變壓器絕緣老化的在線監(jiān)測是很有必要的，保證變壓器的安全運(yùn)行對于電力系統(tǒng)有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] macALpine J M K，張海潮.糠醛濃度與判斷變壓器絕緣紙壽命的現(xiàn)場測量[J].高電壓技術(shù)，2001（6）.

[2] 朱德恒.高電壓絕緣[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.

[3] 路長柏.電力變壓器絕緣技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[4] 謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.endprint