變壓器固體絕緣的老化診斷

劉戎武

（黑龍江國網七臺河供電公司，黑龍江 七臺河 154600）

變壓器固體絕緣的老化診斷

劉戎武

（黑龍江國網七臺河供電公司，黑龍江 七臺河 154600）

變壓器固體絕緣的老化診斷應利用變壓器油中的CO、CO2含量診斷固體絕緣老化，包括利用CO、CO2濃度及CO2/CO比值診斷固體絕緣老化和利用mL（CO2+CO）/g（紙）診斷變壓器絕緣壽命。利用油中糠醛分析診斷變壓器絕緣老化，包括油中糠醛含量測試方法和利用油中糠醛診斷變壓器絕緣壽命。測量絕緣紙/板聚合度診斷變壓器絕緣壽命包括絕緣紙的聚合度測量，絕緣紙聚合度判據的應用以及固體絕緣老化的綜合診斷。

變壓器；固體絕緣；老化；診斷

1　利用變壓器油中CO、CO2含量診斷固體絕緣老化

1.1利用CO、CO2濃度及CO2/CO比值診斷固體絕緣老化

變壓器固體絕緣老化有兩種現象，即變壓器內部故障涉及固體絕緣局部老化及整體老化。它不僅與運行維護相關，而且與變壓器運行年限相關。

1.2利用mL（CO2+CO）/g（紙）診斷變壓器絕緣壽命

是極有希望診斷固體絕緣整體老化方法，尤其在油中溶解氣體分析技術已很普及條件下，不需另取樣，不增加試驗成本，但其尚有不成熟之處。雖應用該判據操作不易，不確定因素多，但現場應用mL（CO2+CO）/g（紙）判據，不斷積累數據和總結經驗，非常有益。

2　利用油中糠醛分析診斷變壓器絕緣老化

2.1油中糠醛含量測試方法

油中糠醛分析使用高效液相色譜儀，如SY-5060型。工作原理：儲于溶劑瓶用作流動相的溶劑在高壓泵作用下按比例進入液路系統，通過流量控制器并在混合器中充分混合，經過緩沖器吸收流動相的壓力波動，經由進樣器把樣品帶入色譜柱進行組分分離，流入紫外鑒定器檢測，流出譜圖經記錄儀記錄下來。

2.2利用油中糠醛診斷變壓器絕緣壽命

油浸式變壓器絕緣紙聚合度反映固體絕緣老化程度，油中糠醛濃度可反映紙的聚合度。測定油中糠醛含量及變化率，能反映固體絕緣老化狀態及老化速率。影響變壓器油中糠醛濃度的因素較多，實際診斷時還缺乏一致認可的權威診斷標準。變壓器在一定的運行年限內，油中糠醛濃度達到了表中所規定相應值時，應引起注意，并追蹤分析，考察產生速率。在糠醛測試值接近4mg/L時，則絕緣老化已相當嚴重。有關油中糠醛含量與變壓器絕緣壽命的關系，可按數據來進行考核。也有文獻指出，當油中糠醛濃度達到4mg/L時，即表明變壓器絕緣已壽命終止。老化診斷時，僅以某一個判據作為標準顯然是不科學的。要對糠醛數據作常用對數變換和逐步截除少數固體絕緣嚴重老化的高糠醛濃度數據，得到的剩余樣本符合正態分布。僅從油中糠醛含量本身的統計分布來看，在油中糠醛濃度達到0.75mg/L左右時，變壓器絕緣已深度老化，濃度達到2.80mg/L左右時，變壓器絕緣老化已非常嚴重，不宜繼續運行。

3　測量絕緣紙/板聚合度診斷變壓器絕緣壽命

3.1絕緣紙的聚合度測量

3.1.1絕緣紙聚合度測量的步驟

第一，取紙/板試樣。用于聚合度測量的變壓器絕緣紙/板樣品采集需按以下原則進行。采取的絕緣紙/板樣品應具有代表性，能反映設備整體狀況。一般在變壓器上部和靠近繞組處運行溫度較高，下部溫度較低但濕度較高。通常要求盡量在運行條件惡劣的部位取樣。吊心（罩）取樣時，以不損害變壓器的電氣強度和機械強度為原則。在滿足測量要求的情況下，取樣量盡可能少為宜。紙板樣品一般每一部位取樣量約為20mm×20mm一塊，絕緣紙取樣量每一部位約為3g。第二，油浸紙的抽提。對浸漬過油的絕緣紙，首先用Soxlct抽提器使紙脫脂，分兩步進行。第一步：將苯與乙醇各100mL混合，加熱到95℃～100℃，抽提6～10h。第二步：用200mL丙酮，加熱到70℃～80℃，抽提6～10h。第三，紙樣溶解。稱取一定質量的紙兩份，分別放入兩個50mL小瓶內，加入22.5mL銅乙二胺、22.5mL水和少許玻璃球，用攪拌裝置攪拌8～10h。第四，測量流出時間。用烏別洛特黏度計分別測出20℃時溶劑和溶液的流出時間。第五，絕緣紙含水量測量。用稱量瓶稱取一定質量的紙試樣，放在烘箱內烘干，然后再稱量，計算出紙的含水量。

3.1.2結果有效性分析

符合以下兩個條件才能認為測量結果符合要求：一是兩次測量所得的DP相差不應超過其平均值的2.5%。二是黏度測量后，用3號燒結玻璃過濾器過濾，用稀酸和水洗滌、烘干、冷卻并稱重，其不溶性殘渣的量應少于試樣原始質量的5%。若以上兩項或其中一項不能滿足要求，則必須重新試驗。如果重新試驗后其中一項仍不能滿足，則可用所取得的數據作為結果，但在試驗報告中應說明沒有滿足上述的有效性要求。

3.2絕緣紙聚合度判據的應用

與油中CO2、CO及糠醛的濃度判據相比，聚合度仍然是表征固體絕緣壽命的最直接而有效的判據，而對其壽命終止的判據還不統一。DL/596-1996規定，在變壓器固體絕緣的聚合度為250時，應引起注意。模擬試驗和實測結果表明，當絕緣紙的聚合度降至300時，其機械強度已基本喪失。在聚合度為250～300時，固體絕緣的剩余抗張強度已降至30%左右。對于聚合度為1 000左右的新紙，當老化使聚合度降至500時，絕緣壽命處于中后期。

繞組端部紙板聚合度低于上部引線外包絕緣紙聚合度，繞組上部絕緣紙的聚合度低于下部絕緣紙聚合度，線段外標號紙低于標號紙板聚合度。對于診斷變壓器壽命而言，最理想樣品是繞組導線包繞電纜紙，且內層紙樣聚合度最低。而補強困難，除非需更換繞組，一般無法在此處采樣。針對以上局限性，研究油中糠醛含量與絕緣紙平均聚合度之間關系，認為油中糠醛含量常用對數與絕緣紙聚合度呈高度線性關系。在測定出油中糠醛濃度條件下，可估算絕緣紙聚合度。已知油中糠醛含量，利用曲線圖查得相應絕緣紙平均聚合度。

4　固體絕緣老化的綜合診斷

變壓器固體絕緣的狀況可分為：絕緣正常，即絕緣無明顯老化；熱故障或電故障涉及固體絕緣的局部老化；非故障整體絕緣正常老化，包括由于變壓器絕緣結構、鐵心用材及其結構的不良，長期重負荷，以及絕緣受潮等原因造成的加速整體絕緣老化的情況。綜合診斷的目的是判明絕緣處于何種狀況。在變壓器日常維護中，能夠方便獲取絕緣老化狀態的信息主要是油中CO、CO2和糠醛的含量，絕緣紙/板聚合度雖然可直接、有效地反映絕緣老化狀態，但一般不易采樣測定。值得注意的是，所有診斷方法都存在目前尚難以克服的局限性，其諸多判據需要在應用中積累經驗，補充完善。就目前診斷技術水平而言，僅由一種診斷方法或某一個判據，很難對絕緣老化狀態作出準確的診斷，應結合各方面的信息進行綜合診斷。

［1］山西省電力公司組編.電氣試驗［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］上海市電力公司超高壓輸變電公司組編.電氣試驗［M］.北京：中國電力出版社，2012.

Aging diagnosis of transformer solid insulation

LIU Rong-wu
（Heilongjiang State Grid Qitaihe Power Supply Company，Qitaihe 154600，China）

The aging diagnosis of transformer solid insulation should use the content of CO，CO2in transformer oil，including the use of concentration of CO and CO2，CO2/CO ratio for diagnosing solid insulation aging and the use of mL （CO2+CO）/g（paper）for diagnosis of transformer insulation life.Taking use of furfural in oil analyzes and diagnoses transformer insulation aging，including furfural test methods on diagnosis of transformer insulation life.Measuring the degree of polymerization of insulation paper/board for diagnosis of transformer insulation life includes measurement of the degree of polymerization of insulating paper，application of criterion and integrated diagnosis of solid insulation aging.

Transformer；Solid insulation；Aging；Diagnosis

TM411

B

1674-8646（2016）12-0070-02

2016-04-25

劉戎武（1966-），男，黑龍江七臺河人，工程師，從事供電技術與研究工作。