浅谈变压器的绝缘老化

浅谈变压器的绝缘老化

王涛马文长

（国网宁夏电力公司检修公司宁夏银川750011）

摘要：电力变压嚣是电力系统输变电能的重要设备，它担负着电压、电流的转换任务，它的性能好坏直接影响系统的安全和经济运行．文章阐述了通过测量油中的糖醛的含量．判断绝缘纸的老化程度，并根据其产生速度(ppm／年)进一步推断变压器剩余寿命的方法。

关键词：变压器；绝缘老化；糖醛含量；诊断方法

电力变压器由于多在室外露天下工作，承受着多种恶劣和复杂条件的考验，特别是许多变压器已经运行多年，有的已接近或超过3O年，其内部的绝缘纸寿命已进入晚期，有的曾经发生过绝缘故障。因此，必须对它定期进行绝缘老化的试验检查，以发现威胁安全运行的缺陷，从而及时处理，防患于未然。为了减少或避免事故的发生，保证电力系统安全经济运行，《电力设备预防性试验规程》(以下称《规程》)推荐诊断绝缘老化的方法，目前现场研究较多的有三种：

1)对变压器油中溶解气体的分析(特别是气体CO和CO2含量及其变化)；

2)变压器绝缘纸或纸板的聚合度；

3)变压器油中糖醛的含量；

1利用气相色谱法测定由绝缘纸老化分解出的CO、CO2的生成总量

大型电力变压器绝缘属于油一纸绝缘，绝缘纸中的主要化学成分是纤维素，绝缘的老化主要表现为纤维素大分子在氧、水、温度等因素的作用下解聚，最终除生成水外还生成C0和CO2。因此，用气相色谱分析油中溶解的特征气体CO和CO2生成总量，可以在一定程度上反映出绝缘纸的老化情况。但还有值得注意的一点是，我国国产变压器中所使用的1030号或1032号绝缘漆在运行温度下都会自然分解出CO或CO2。目前还无法判断分析出所得的CO或CO2。含量是因绝缘纸正常老化产生，还是由于绝缘漆的分解产生。这就给分析带来一定的困难，有时得不到明确的结论。

2测量绝缘纸的聚合度

测量变压器绝缘纸的聚合度(指绝缘纸分子包含纤维素分子的数目)是确定变压器老化程度的一种比较可靠的手段。纸聚合度的大小直接反映了纸的老化程度，新的油侵纸(板)的聚合度值约为1000，当受到温度、水分、氧化等作用后，纤维素降解(是指绝缘材料裂解产生杂质，使绝缘老化)，大分子发生断裂，使纤维素长度缩短，即葡萄糖的单体个数减少至数百，而纸的聚合度正是代表了纤维素分子中D一葡萄糖的单体个数。根据资料介绍和国内老旧变压器的测试情况，认为聚合度下降到250左右时，绝缘纸的机械强度就已经下降到5O以上。运行中的变压器绝缘纸的机械强度，由于对试样尺寸要求较高，不如测聚合度取样容易。实际上，变压器绝缘纸老化的后果除致使其电气强度有所下降外，

更主要的是机械强度的丧失，在机械力的冲击下，就可能造成损坏而导致电气击穿等严重后果。因此，当聚合度值下降至250后，并不意味着会立即发生绝缘事故，所以《规程》提出，当聚合度小于250时，应引起注意。但从提高设备运行可靠性角度考虑，应避免短路冲击、严重的

震荡等因素，同时应着手安排备品，便于将绝缘已严重老化的变压器能较早地退出运行。应当指出，虽然聚合度是最能表征绝缘老化的指标，是非常准确、可靠、有效的判据。但是，这项试验要求变压器停运、吊罩以取得纸样，这对正在运行的变压器无法进行这项测试，这种应用受到较大的限制。

3测量油中的糖醛的含量．

依上述，绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。纤维素大分子是由D一葡萄糖基单体聚合而成。当绝缘纸出现老化时，纤维素经历如下化学变化：D一葡萄糖的聚合物由于受热、水解或氧化而解聚，生成D一葡萄糖单糖。D一葡萄糖单糖很不稳定，容易水解，最后产生一系列氧环化合物。糖醛(C4H3OCHO，即呋喃甲醛)是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要氧环化合物。它溶解在变压器的绝缘油中，是绝缘纸因降解而形成的主要特征液体。可以用高效液相色谱分析仪测出其含量，根据其浓度的大小判断绝缘纸的老化程度，并根据糖醛的产生速度(ppm／年)可进一步推断其剩余寿命。

《规程》建议在下列情况下测量油中糖醛含量：

1)油中气体总烃超标或CO、CO2过高；

2)500kV变压器和电抗器及150MVA以上升压变压器投运3-5年后；

3)需要了解绝缘老化情况时。

根据国外的研究报告和电力科学院对国内近千台设备的测试结果，《规程》中初步提出一个判断指标(应该说还不成熟)。如表1所示。

表1油中糠醛含量判断指标

当测得油中糖醛含量超过表中数值时，一般为非正常老化，需跟踪检测。跟踪检测时，应注意增长率。

当测试值大于4mg／L时，认为绝缘老化已比较严重。测量油中糖醛含量作为绝缘纸老化判据的主要依据是：

1)油中糖醛含量的对数与代表绝缘纸老化的聚合度之间有较好的线性关系。将有关数据进行回归分析，可得到近似方程

log(FI)=1．51-0．0035D

式中：Fd为糖醛含量(mg／L)；D为聚合度。当Fd为4mg／L时，D的近似估计值为250，认为老化已比较严重。当然，判断绝缘纸的最终老化，还是以纸的聚合度测试结果作为主要依据，测量油中糖醛含量是一种间接的老化判断方法，因存在对测试结果的影响因素，如变压

器的绝缘结果、运行史、故障史、检修史等。

2)油中糖醛含量与变压器运行时间有关。

统计资料表明，绝大多数变压器随运行时间增加糖醛含量上升，按分布概率，可划分出一个正常

老化区。将测试数据进行回归分析，并取99．5的置信度处理，可得出正常老化区的上限约为：

log(Fd)=-1．3+0．05T

式中：T为运行年数。测量油中糖醛含量进行绝缘纸老化的优点如下：

1)取样方便，用油量少，一般只需油样十至十几毫升；

2)不需要将变压器停电；

3)油样不需要特别的容器盛装、保存方便；

4)糖醛为高沸点液态产物，不易逸散损失；

5)油老化不产生糖醛。

其缺点是，当对油作脱气或再生处理时，例如油通过硅胶吸附时，则会损失部分糖醛，但损失程度比CO和CO2：气体小得多。对运行多年的变压器来说，其老化绝缘是需要严格按照《规程》进行检查。在实际工作中，通过上述方式，及时地发现变压器绝缘老化现象，可大幅度提高系统的安全运行。

4结束语

综上所述，变压器运行后，经过长期的热效应积累，绕组绝缘受热膨胀，致使原本统包绝缘窄油道变得更窄，冷却油流速慢，不能充分带走绕组的热量。绕组绝缘纸受热后逐渐老化，析出各种有机气体和糠醛，经论证，变压器存在非正常绝缘老化现象。变压器油中溶解气体分析对监测变压器各种故障有着重要的作用；同时，油中糠醛含量及绝缘纸聚合度测试是对变压器老化诊断的重要手段。有效地监视了变压器运行状态和主绝缘老化程度。在色谱试验和糠醛试验跟踪十年后，为保证电力设备的顺利进行，该变压器退出运行，更换了一台新变压器，从而彻底消除了设备隐患，确保了电网发供电的安全生产。

参考文献

[1]DI/T7252—2o01．变压器油中溶解气体分析和判断导则【S】．

[2]DI／】84—2005．油浸式变压器绝缘老化判断导则【S】．