論變壓器絕緣老化診斷技術

向 尚

國網重慶市電力公司石柱縣供電分公司

論變壓器絕緣老化診斷技術

向 尚

國網重慶市電力公司石柱縣供電分公司

變壓器對供電系統來說非常重要。變壓器在運行過程中會出現許多問題，最為常見的就是絕緣老化問題，不僅影響電力變壓器的安全使用，還影響系統的供電安全。因此，使用中要掌握判斷絕緣油老化的方法及絕緣油老化原因，及時了解變壓器絕緣油的健康狀況，并針對性的制定措施，確保變壓器安全穩定運行，有效防止事故。基于此，本文分析了變壓器絕緣老化診斷技術。

變壓器；絕緣老化；診斷技術

1、變壓器絕緣老化原因及危害分析

1.1 電老化

所謂的電老化是指固體絕緣材料受到外加高壓或者強電場的影響而發生的老化。相對來說，電老化過程非常復雜，既包括主絕緣受電場影響而發生一系列的物理、化學效應，也包括在局部放電過程中產生的帶電質點的轟擊。放電產生的可見光、紫外線的輻射效應及放電點引起的介質熱效應等都會對絕緣材料的分子結構造成嚴重破壞，從而導致絕緣材料破損，絕緣性能下降。在眾多復雜的效應中，局部放電對絕緣材料的老化作用最為明顯。局部放電對絕緣材料的影響具有累加破壞效應，每次局部放電都會對絕緣材料形成輻射損害。假如局部放電問題得不到及時解決，長此以往勢必會降低絕緣材料的絕緣性。

1.2 機械老化

機械老化是變壓器絕緣老化的重要原因。變壓器繞組運行時產生的機械振動，短路故障或暫態過電壓產生的瞬時電動力都會加速主絕緣的老化。其實質是機械應力作用所引起的油紙絕緣材料中分子級別的微觀缺陷發生規則運動，以致形成微裂縫及逐漸擴大的過程。當這些微裂縫的大小和數量達到一定數值后，就會對絕緣材料造成嚴重破壞。

1.3 環境老化

環境因素也會導致變壓器絕緣老化，這里所說的環境因素主要是指水分、污染以及氧氣等。相比于其他因素，環境因素對變壓器主絕緣影響較小，但不容忽視。這些因素作用于絕緣材料表面，會在適宜條件下發生腐蝕，并在強電場的作用下，發生沿面放電現象，而且會產生可以分解纖維的高溫。其中水分對變壓器的影響較大，變壓器絕緣材料與水分充分接觸后，會大大增加介質損耗，很容易導致熱擊穿現象。

2、變壓器絕緣老化診斷技術

2.1 油中溶解氣體

變壓器在運行中受溫度、電場、氧氣和水分的影響和銅、鐵等材料的催化作用，油紙絕緣發生氧化、裂解和碳化等反應，生成某些氧化產物及其縮合物(油泥)，產生氫及低分子烴類氣體和固體等。變壓器油一旦開始劣化，即使外界不供給能量也能把以游離基為活化中心的鏈式反應自動持續下去，而且反應速度越來越快。并最終生成醇(ROH)、醛(RCOR)、酮(RCOR)、有機酸(RCOOH)等中間氧化物，生成H2O、CO2及H2和碳鏈較短的低分子烴類。當變壓器油受高電場能量的作用時，即使溫度較低，也會分解產氣。在場強為130kV/cm作用下，變壓器油在25～30℃時也會產生低分子烴類氣體。同時，固體絕緣的老化也是變壓器油中溶解氣體的主要來源。油紙絕緣包括絕緣紙、絕緣紙板等，其主要成分是纖維素。紙、層壓板或木塊等固體絕緣材料分子內含有大量的無水左旋糖環和弱的C-O鍵及葡萄糖苷鍵，它們的熱穩定性比油中的碳氫鍵要弱，并能在較低的溫度下重新化合。聚合物裂解的有效溫度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同時，生成大量的CO和CO2及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時油被氧化。CO和CO2的生成不僅隨溫度升高而加快，而且隨油中氧的含量和紙的濕度增大而增加。纖維素熱分解的氣體組分主要是CO、CO2、CH4、C2H4等。

2.2 頻域譜分析(FDS)

變壓器絕緣診斷的頻譜分析法主要基于介質極化的頻率響應特性。FDS絕緣診斷技術是在不同的頻率點上對損耗因數和復電容進行測量的一種絕緣診斷手段，主要原理是將測量介質損耗因數和復電容作為一種頻率函數。目前，FDS實驗儀器均為IDAX系列絕緣診斷分析儀，主要功能是在特定的頻率和電壓幅值下測量絕緣阻抗，而這些數值被用來計算絕緣的電容和損耗因數。將計算得出的電容和損耗因數與其對應的頻率值繪制成頻率特性曲線，再根據以往的經驗曲線進行對比分析，或者利用該測試儀配套的MODS分析軟件進行曲線擬合，便可以計算出被測試品的含水量、電導率等相關的參數。

FDS診斷技術更適合在現場使用，其原因是頻域介電譜對外界噪聲的不敏感性。同時，也由于極化/去極化電流法不能測量出在轉變為極化或者去極化狀態之后最初幾秒時間內的暫態電流而限制了其在頻率小于1Hz的條件下的測量意義。

3、變壓器主絕緣抗老化的維護建議

3.1 設備密封及防潮

在進行變壓器解體大修后進行抽真空保壓，一方面可以防止變壓器內部受潮，也可以有效檢查變壓器的密封情況，防止空氣、外界水分進入。及時對呼吸器的硅膠進行更換，防止絕緣油受潮。阻止變壓器絕緣油與外界空氣、水份接觸，導致絕緣油中含氣量與含水量大大的減少，使變壓器絕緣油的老化情況得到減緩。

3.2 提高氧化安定性

氧化是變壓器絕緣油老化的根本原因，為有效地提高變壓器絕緣油的氧化安定性，可在油中添加抗氧化劑，并對抗氧化劑含量進行定期檢測及時補加。

3.3 加強變壓器絕緣油的監督與維護

運行中的變壓器絕緣油應定期進行簡化試驗、色譜試驗，加強各項指標監督。若出現某項指標不合格時應立即進行檢查分析，排除故障后對絕緣油進行凈化處理或更換。在變壓器運行中，保證冷卻器的正常投入，使絕緣油油面溫升應在55℃以下，進而減緩絕緣油的老化速度。

總之，進一步分析變壓器絕緣油老化的原因，根據這些老化原因，提出預防絕緣油老化的維護方法和建議非常重要，需要進一步加強研究。

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[2]劉戎武.變壓器固體絕緣的老化診斷[J].黑龍江科學，2016，7(12)：70-71.

[3]張彥迪，陳江寧.變壓器油紙絕緣系統水分含量關系研究[J].變壓器，2016，53(05)：37-41.

向尚，女，1990年2月出生，重慶銅梁人(籍貫)