向 尚

國網(wǎng)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(shù)

向 尚

國網(wǎng)重慶市電力公司石柱縣供電分公司

變壓器對供電系統(tǒng)來說非常重要。變壓器在運行過程中會出現(xiàn)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(tǒng)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(wěn)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(shù)。

變壓器；絕緣老化；診斷技術(shù)

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(qiáng)電場的影響而發(fā)生的老化。相對來說，電老化過程非常復(fù)雜，既包括主絕緣受電場影響而發(fā)生一系列的物理、化學(xué)效應(yīng)，也包括在局部放電過程中產(chǎn)生的帶電質(zhì)點的轟擊。放電產(chǎn)生的可見光、紫外線的輻射效應(yīng)及放電點引起的介質(zhì)熱效應(yīng)等都會對絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，從而導(dǎo)致絕緣材料破損，絕緣性能下降。在眾多復(fù)雜的效應(yīng)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(yīng)，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(jī)械老化

機(jī)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(chǎn)生的機(jī)械振動，短路故障或暫態(tài)過電壓產(chǎn)生的瞬時電動力都會加速主絕緣的老化。其實質(zhì)是機(jī)械應(yīng)力作用所引起的油紙絕緣材料中分子級別的微觀缺陷發(fā)生規(guī)則運動，以致形成微裂縫及逐漸擴(kuò)大的過程。當(dāng)這些微裂縫的大小和數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值后，就會對絕緣材料造成嚴(yán)重破壞。

1.3 環(huán)境老化

環(huán)境因素也會導(dǎo)致變壓器絕緣老化，這里所說的環(huán)境因素主要是指水分、污染以及氧氣等。相比于其他因素，環(huán)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(fā)生腐蝕，并在強(qiáng)電場的作用下，發(fā)生沿面放電現(xiàn)象，而且會產(chǎn)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(zhì)損耗，很容易導(dǎo)致熱擊穿現(xiàn)象。

2、變壓器絕緣老化診斷技術(shù)

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(fā)生氧化、裂解和碳化等反應(yīng)，生成某些氧化產(chǎn)物及其縮合物(油泥)，產(chǎn)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?zhǔn)椒磻?yīng)自動持續(xù)下去，而且反應(yīng)速度越來越快。并最終生成醇(ROH)、醛(RCOR)、酮(RCOR)、有機(jī)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(dāng)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(chǎn)氣。在場強(qiáng)為130kV/cm作用下，變壓器油在25～30℃時也會產(chǎn)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(nèi)含有大量的無水左旋糖環(huán)和弱的C-O鍵及葡萄糖苷鍵，它們的熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I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?zé)岱纸獾臍怏w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(zhì)極化的頻率響應(yīng)特性。FDS絕緣診斷技術(shù)是在不同的頻率點上對損耗因數(shù)和復(fù)電容進(jìn)行測量的一種絕緣診斷手段，主要原理是將測量介質(zhì)損耗因數(shù)和復(fù)電容作為一種頻率函數(shù)。目前，F(xiàn)DS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(shù)值被用來計算絕緣的電容和損耗因數(shù)。將計算得出的電容和損耗因數(shù)與其對應(yīng)的頻率值繪制成頻率特性曲線，再根據(jù)以往的經(jīng)驗曲線進(jìn)行對比分析，或者利用該測試儀配套的MODS分析軟件進(jìn)行曲線擬合，便可以計算出被測試品的含水量、電導(dǎo)率等相關(guān)的參數(shù)。

FDS診斷技術(shù)更適合在現(xiàn)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(zhuǎn)變?yōu)闃O化或者去極化狀態(tài)之后最初幾秒時間內(nèi)的暫態(tài)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(hù)建議

3.1 設(shè)備密封及防潮

在進(jìn)行變壓器解體大修后進(jìn)行抽真空保壓，一方面可以防止變壓器內(nèi)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(jìn)入。及時對呼吸器的硅膠進(jìn)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(dǎo)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(jìn)行定期檢測及時補加。

3.3 加強(qiáng)變壓器絕緣油的監(jiān)督與維護(hù)

運行中的變壓器絕緣油應(yīng)定期進(jìn)行簡化試驗、色譜試驗，加強(qiáng)各項指標(biāo)監(jiān)督。若出現(xiàn)某項指標(biāo)不合格時應(yīng)立即進(jìn)行檢查分析，排除故障后對絕緣油進(jìn)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(yīng)在55℃以下，進(jìn)而減緩絕緣油的老化速度。

總之，進(jìn)一步分析變壓器絕緣油老化的原因，根據(jù)這些老化原因，提出預(yù)防絕緣油老化的維護(hù)方法和建議非常重要，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

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向尚，女，1990年2月出生，重慶銅梁人(籍貫)