代敦三

（湖北省電力裝備有限公司，武漢 430000）

引言

隨著我國直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓直流輸電線路得到了大規(guī)模的普及和推廣應(yīng)用。作為高壓直流輸電線路的重要設(shè)備，換流變壓器肩負(fù)著電能的轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)蓉?zé)任。由于運行環(huán)境較為復(fù)雜惡劣，換流變壓器極易發(fā)生故障。據(jù)現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)，換流變壓器故障占據(jù)著我國高壓直流輸電線路故障的一半以上。可以看出，換流變壓器的安全穩(wěn)定運行直接影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

隨著換流變壓器的長期運行，其內(nèi)部的絕緣結(jié)構(gòu)容易受到溫度及水分等因素的影響，導(dǎo)致其絕緣結(jié)構(gòu)裂解，進(jìn)而會對變壓器的介電性能造成不利影響?；诖?，針對換流變壓器內(nèi)部變壓器油的老化特性，研究了不同老化時間、不同溫度下變壓器油的電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)及介質(zhì)損耗的變化規(guī)律。

1 變壓器油絕緣老化的機(jī)理

變壓器油是石油分餾而得到的產(chǎn)物，具有純凈、穩(wěn)定及絕緣性能好等優(yōu)點。變壓器油是一種混合物，當(dāng)變壓器正常運行時，變壓器油不會產(chǎn)生分解氣體。但當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生變化時（如工作溫度升高或水分增加等），就可能導(dǎo)致變壓器油發(fā)生分解進(jìn)而產(chǎn)生多種氣體（如氧化物及酸性化合物）。通過上述熱分解反應(yīng)，即會使變壓器油的絕緣發(fā)生老化。

2 變壓器油老化的介電特性

2.1 變壓器油老化的電導(dǎo)率

為研究變壓器油老化的電導(dǎo)率變化規(guī)律，以老化時間及溫度為變量，分別計算變壓器油老化的電導(dǎo)率，計算結(jié)果如圖1所示。

圖1 老化變壓器油的電導(dǎo)率

觀察圖1(a)可得，隨著溫度的升高，變壓器油的電導(dǎo)率呈現(xiàn)上升趨勢。固定老化時間為120 d，當(dāng)溫度為-40 ℃時，變壓器油的電導(dǎo)率為0×10‐11S/m；而當(dāng)溫度升高至100℃時，變壓器油的電導(dǎo)率升高至11.5×10‐11S/m。同時隨著老化時間的增加，變壓器油的電導(dǎo)率也隨之增加。如圖1(b)所示，固定溫度為100℃，當(dāng)老化時間時0 d時，變壓器油的電導(dǎo)率為0×10‐11S/m ；而當(dāng)老化時間增加至120 d時，變壓器油的電導(dǎo)率升高至為1.1×10‐11S/m。造成這種現(xiàn)象的原因是，隨著溫度的升高和老化時間的增加，變壓器油老化程度加劇，導(dǎo)致其產(chǎn)生更多氧化物，最終使得變壓器油的電導(dǎo)率升高。

2.2 變壓器油老化的相對介電常數(shù)

為研究變壓器油老化的相對介電常數(shù)變化規(guī)律，以老化時間及溫度為變量，分別計算變壓器油老化的相對介電常數(shù)，計算結(jié)果如圖2所示。

圖2 老化變壓器油的相對介電常數(shù)

由圖2(a)可知，隨著溫度的升高，變壓器油的相對介電常數(shù)呈現(xiàn)線性下降趨勢。固定老化時間為120 d，當(dāng)溫度為-40℃時，變壓器油的相對介電常數(shù)為2.33；而當(dāng)溫度升高至100℃時，變壓器油的相對介電常數(shù)下降至為2.13。同時，隨著老化時間的增加，變壓器油的相對介電常數(shù)隨之增加。由圖2(b)可知，固定溫度為100℃，當(dāng)老化時間時0 d時，變壓器油的相對介電常數(shù)為2.05；而當(dāng)老化時間增加至120 d時，變壓器油的相對介電常數(shù)升高至為2.12。

2.3 變壓器油老化的介質(zhì)損耗因數(shù)

為研究變壓器油老化的介質(zhì)損耗因數(shù)變化規(guī)律，以老化時間及溫度為變量，分別計算變壓器油老化的介質(zhì)損耗因數(shù)，計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 老化變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)

由圖3(a)可知，隨著溫度的升高，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢。固定老化時間為120 d，當(dāng)溫度為-40℃時，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)為0%；而當(dāng)溫度升高至100℃時，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)下降至為3.25%。由圖3(b)可知，隨著老化時間的增加，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)隨之增加。固定溫度為100℃，當(dāng)老化時間時0 d時，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)為0.1%；而當(dāng)老化時間增加至120 d時，變壓器油的介質(zhì)損耗因數(shù)升高至為3.3%。

3 結(jié)論

變壓器油的老化損耗直接影響了換流變壓器的安全穩(wěn)定運行，為此，首先闡述了變壓器油的老化機(jī)理，然后分別以溫度和老化時間為變量，研究了變壓器油的電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)及介質(zhì)損耗的變化規(guī)律。結(jié)果表明，隨著老化時間的增加，變壓器油的電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)均呈現(xiàn)上升的趨勢。