淺析影響變壓器油紙絕緣老化的因素

胡章勇 國網山東省電力公司鄄城縣供電公司

淺析影響變壓器油紙絕緣老化的因素

胡章勇 國網山東省電力公司鄄城縣供電公司

在整個電力系統中，變壓器發揮著重要的作用，因此必須要提高變壓器運行的穩定性。但在變壓器運行過程中比較容易出現油紙絕緣老化的現象，影響其運行的效率。鑒于此，進行有關變壓器油紙絕緣老化影響因素的研究十分必要。

變壓器；油紙；絕緣

前言

現代社會的發展離不開電能的支持，而社會的發展又促進了電力行業的發展。在這種情況下，電力行業成為影響我國國民經濟發展的重要產業之一。近些年來，我國電力行業發展的速度比較快，電網建設的規模也在逐漸增大，為人們的生活提供了便利條件。但與此同時，人們對電力系統的依賴性變得越來越大。一旦電力系統在運行過程中出現問題，不僅會嚴重影響到人們的正常生活，同時還將造成不可挽回的損失。在這種情況下，必須要確保電力系統運行的穩定性。電力系統是由眾多元件、設備組成的，影響其運行穩定性的因素也是比較多的。變壓器是整個電力系統中的核心設備，其運行的狀態將會直接影響到電力系統的工作情況。但就目前的調查情況來看，我國大多數的變壓器使用時間都已經超過了二十年，油紙絕緣老化的現象是比較嚴重的。在這種情況下，變壓器在運行過程中出現故障的可能性是非常大的[1]。鑒于此，為了確保電力系統運行的穩定性，必須要對變壓器油紙絕緣老化的影響因素進行分析和研究，合理控制變壓器油紙絕緣老化現象。

1.變壓器油紙絕緣老化的機理分析

變壓器油紙絕緣老化可以分成兩種類型，一種是變壓器油絕緣的老化，另一種是絕緣紙的老化[2]。下面將具體分析一下其絕緣老化的機理。

首先，分析變壓器油絕緣老化的機理。變壓器油是一種混合物，其中含有各種類型的碳氫化合物。在正常情況下，這些碳氫化合物是不會進行熱分解反應的。但如果變壓器內部的環境條件發生了變化，例如溫度變化、氧氣增加等，則變壓器油是會進行熱分解反應的。在熱分解反應的過程中，會生產多種物質，其中既包括氧化物，也保護酸性化合物。同時還會產生一氧化碳、二氧化碳、氫氣、低分子烴類氣體等。而且，隨著時間的不斷增加，產生的物質也會發生一些變化，會出現一些固體顆粒等。

其次，分析絕緣紙老化的機理。在絕緣紙中纖維素的含量是非常高的，纖維素一旦出現變化則會直接影響到絕緣紙的性質。纖維素是一種有機物，其中主要包括兩種物質，一種是糖，另一種單糖。在絕緣紙老化的過程中，纖維素會發生降解反應。但在不同影響因素的作用下，纖維素發生的反應是不同的。第一種是水解。纖維素中的配糖鍵會受到水的影響，從而出現斷裂的現象，進而影響到纖維素的聚合度。如果絕緣紙中含有大量的水，則會大大促進纖維素水解的速度。如果絕緣紙中還含有酸，則會加快纖維素水解的速度；第二種是熱解。如果變壓器中的溫度超過了200℃，則纖維素會在氧化物的作用下發生反應，產生一氧化碳、二氧化碳等物質。而熱解反應的速度則和溫度有直接的關系；第三種是氧化降解。如果變壓器中氧氣的含量比較高，則會使得纖維素發生氧化反應，生產醛類物質、水分、一氧化碳等。而且，在氧化降解的過程中還會伴有水解反應，從而使得絕緣紙老化的速度加快。

2.變壓器油紙絕緣老化的影響因素

在變壓器運行的過程中，絕緣系統發揮了重要的作用，是變壓器能夠正常運行的保障。變壓器的絕緣系統其實就是由各種絕緣材料組成的。其實，可以將變壓器的絕緣系統分成兩種類型，一種是主絕緣，主要是由絕緣紙帶、油道等組成的。另一種是縱絕緣，主要包括絕緣紙帶、墊片等等。無論是哪一種絕緣結構，其中必不可少的絕緣材料就是油和紙。而油紙的絕緣性能也將會直接影響到變壓器的運行狀態，甚至會影響到變壓器的使用壽命。但在變壓器實際工作的過程中，油紙絕緣會受到多方面因素的影響，從而出現老化的現象。一旦變壓器油紙絕緣老化現象出現以后，變壓器的絕緣性將會大大降低，各種安全事故發生的概率將會大大增加。鑒于此，必須要對變壓器油紙絕緣的老化狀態進行評價，預估變壓器的運行情況和使用壽命。在對變壓器油紙絕緣老化狀態進行評估的過程中，必須要先對影響變壓器油紙絕緣老化的因素進行分析。油紙絕緣老化的影響因素有很多，包括溫度、水分等等，下面將對此進行詳細地介紹。

第一，是溫度。在變壓器運行的過程中，油紙絕緣老化現象的發生和溫度變化有著密切的關系。油紙絕緣老化是化學反應的結果。在整個反應的過程中溫度產生的影響是比較大的。當溫度升高時，反應的速度也會變快，進而加快油紙絕緣老化。此外，在熱老化的過程中，絕緣紙自身的性能也會發生一定的變化。絕緣紙含有大量的纖維素，制作絕緣紙的原材料中含有的纖維素含量大約在55%左右，而成品絕緣紙中含有的纖維素含量更高，大約在85%左右[3]。纖維素抵御老化的能力是比較弱的，在這種情況下絕緣紙比較容易脫落，進而影響油道的暢通性，使得溫度不斷升高，增大油紙絕緣老化的速度；

第二，是水分。正如上文所述，絕緣紙中含有大量的纖維素，而纖維素自身具有較強的吸水能力，可以將各個部分中存在的水分吸收集中起來，使其參與老化反應，促進絕緣老化現象的發生。此外，在油紙絕緣老化反應的過程中還會產生水。和油、紙相比，水的介電常數是比較大的。如果變壓器在運行的過程中出現負荷突變的情況，水則可以成為負荷傳輸的通道，增大安全事故發生的可能性。而且，在有水分存在的環境中，漏電事故發生的可能性也是比較大的，這會增加變壓器運行的溫度，從而使得油紙絕緣老化現象變得更加嚴重；

第三，是電場。在變壓器運行的過程中，因電場作用導致的絕緣老化是一種比較常見的現象。在電場的作用下，油紙絕緣會出現放電的現象，這會對油紙絕緣自身產生較大的影響，增加其老化的速度。此外，在電場的作用下，油降解的速度也會加快，并會產生一定的物質，這些物質中有一部分是酸性的，會對油紙絕緣產生一定的影響。在電場作用下，油紙絕緣會發生一系列比較復雜的反應，但目前學術界還沒有給出統一的答案，因此也不能確定具體的反應類型和反應過程；

第四，是氧氣。經過大量的試驗后發現，在油紙絕緣老化的過程中氧氣發揮了重要的促進作用，大大提高了油紙絕緣老化的速度。有人進行過試驗，如果對變壓器中的氧氣進行限制，可以使得油紙絕緣老化的速度降低數倍。此外，在試驗的過程中人們還發現，變壓器中含有一定量的銅離子可以降低氧氣的含量，使得油紙絕緣老化的速度變得緩慢；

第五，是酸。油紙絕緣老化的過程中會發生一系列的反應，從而產生一些物質。在這些物質里有酸性物質。酸性物質可以分成兩種，一種是高分子量酸，該種物質可以和油融合在一起。另一種是低分子量酸，該種物質可以和纖維素發生反應，從而加速絕緣紙中的纖維素的水解速度。此外，在油紙絕緣老化的過程中，酸性物質還會和水分進行協同作用，從而加快油紙絕緣老化的速度；

第六，是機械力。在變壓器工作的過程中不可避免地會受到機械力的作用，包括機械振動、沖擊等等。在機械力的作用下，絕緣紙中含有的纖維素會斷裂，從而影響到絕緣紙的聚合度。

除了上述介紹的幾種影響因素以外，對變壓器油紙絕緣老化會產生影響的因素還包括光、酶、微生物等。目前來說，關于這些影響因素的研究還是比較少的，但它們對變壓器油紙絕緣老化的影響是不可以忽視的。因此，必須要加強對這些影響因素的研究。

3.總結

總之，變壓器油紙絕緣老化是影響變壓器運行穩定性和使用壽命的主要原因之一。為了確保變壓器運行的穩定性，延長變壓器使用壽命，必須要加強對變壓器油紙絕緣老化影響因素的研究，提前判斷變壓器的運行情況，避免出現較為嚴重的事故。

[1]廖瑞金,楊麗君,鄭含博,汪可,馬志欽.電力變壓器油紙絕緣熱老化研究綜述[J].電工技術學報,2012,05:1-12.

[2]陶鳳源,張東,董新勝,王世榮. 極化譜法在變壓器油紙絕緣狀態檢測中的影響因素分析[J]. 工礦自動化,2014,10:33-36.

[3]柳巖,張吉剛. 變壓器油紙絕緣系統老化的影響因素[J]. 民營科技,2015,07:21.