絕緣油中糠醛含量與絕緣紙老化關系的探討

關 瑾，宋春然，薛守洪，王振中

(1.內蒙古電力科學研究院；2.內蒙古自治區高電壓與絕緣技術企業重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010020)

油浸式變壓器的絕緣系統主要是由介電常數較高的油浸紙和介電常數相對較低的絕緣油組合而成[1]。絕緣系統的壽命指油-紙絕緣系統的壽命，其壽命決定了變壓器的壽命。變壓器在運行過程中，絕緣油可以通過再生或更換，改善運行過程中出現的老化現象[2]。但是，油浸紙一旦發生老化就是不可逆的，且更換難度大[3]。因此，絕緣紙的老化是決定變壓器壽命的關鍵因素。及時準確地評估絕緣紙老化程度，有助于發現變壓器絕緣系統的潛在風險，為變壓器的運行維護、檢修和更換提供重要的參考依據。

1 變壓器油中糠醛含量與絕緣老化的關系

1.1 糠醛的產生

絕緣紙的主要成分是纖維素，纖維素是由多個葡萄糖單體聚合而成的高分子碳水化合物，其聚合度高達2000。纖維素的分子式為(C6H10O5)n，n為聚合度(DP)。糠醛產生的機理和化學反應眾說紛紜，沒有統一的結論。目前，普遍認為是纖維素老化時，長鏈發生裂解，鏈兩端的葡萄糖單體脫離受熱分解，生成包括糠醛在內的呋喃類化合物。糠醛的結構簡式見圖1。一般認為，變壓器的正常運行或過載運行，導致絕緣紙發生正常老化或過熱老化，都會產生糠醛[4，5]。

圖1 糠醛的結構簡式

1.2 評估絕緣紙老化程度的理化特征參量

目前，常用來評估絕緣紙老化程度的理化特征參量有以下4種：絕緣紙的聚合度、碳氧化物、甲醇、糠醛。表1總結了以上4個理化特征量在實際運用中的優勢和不足[4-6]。

表1 各理化特征參量的優勢和不足

綜合比較表1中各個特征參量的優勢與不足，可以看出，糠醛是評估絕緣紙老化程度最成熟和最具可行性的理化特征參量。

2 油中糠醛含量檢測結果的統計分析

2006年，采用日本島津LC-10AVP型高效液相色譜儀，對蒙西地區發供電單位的24臺主變進行了糠醛含量的檢測，主變運行年限和糠醛含量的統計結果詳見表3-7。電力行業標準規定，油中糠醛的含量超過表2值時一般為非正常老化，需要跟蹤檢測；當糠醛含量超過4mg/L時，則認為絕緣老化比較嚴重[7]。

表2 變壓器運行年限與糠醛含量

表3 運行10年-15年主變糠醛含量的統計結果

表4 運行15年-20年主變糠醛含量的統計結果

從表3-表5的統計數據可以看出，運行10年-15年、15年-25年主變的糠醛含量均小于0.1mg/L。隨著主變運行年限的增加，油中糠醛含量也有所增加。運行20年以上11.1%主變的糠醛含量范圍在0.4mg/L～0.75mg/L，11.1%主變的糠醛含量范圍在0.2mg/L～0.4mg/L，超過一半主變的糠醛含量均小于0.1mg/L，總體糠醛含量增加的不明顯。其中，運行10年-15年、15年-25年主變的糠醛含量均未超過表2中的標準值。

表5 運行20年以上主變糠醛含量的統計結果

從以上統計結果可知，運行15年-25年主變的糠醛含量與運行10年-15年主變的糠醛含量沒有發生顯著的變化；運行超過20年主變的糠醛含量偏低，其糠醛含量總體有所增長，但是增長趨勢不顯著。

此時，需要考慮糠醛含量的影響因素，如變壓器運行期間的換油、補油，導致糠醛含量減少；絕緣油經過白土或硅膠等的再生處理措施，導致糠醛含量顯著下降甚至未檢出[8]；設備的運行情況(繞組絕緣的老化不均一)，導致糠醛含量較少[4]。可見，實驗室糠醛含量的檢測結果不能真實反映主變絕緣紙老化的程度。

3 結束語

在實際生產應用中，不能僅僅依據油中糠醛含量的高低判斷絕緣紙的老化。要準確判斷絕緣紙的老化程度，還應該綜合多方面因素考慮。應當及時掌握糠醛的初始濃度、吸附劑種類的選用及濾、換油記錄等種信息[9]，結合主變的運行和檢修定期進行糠醛含量的檢測，積累試驗數據，并聯合油中溶解氣體分析，綜合判斷絕緣紙的老化程度及其絕緣紙的潛在故障。