电力变压器主绝缘老化诊断及对策探析

摘要：电力变压器的主绝缘是多种设备之间绝缘的综合，其中包括绕组对地的绝缘、不同绕组间的绝缘及不同电压值的相同绕组间的绝缘等。本文对变压器主绝缘的老化问题进行了探究，分析了变压器主绝缘的老化机理，并对造成变压器主绝缘老化的原因进行了讨论，最后对变压器主绝缘老化的防范措施进行了探讨。

关键词：电力变压器； 主绝缘；老化现象；

电力变压器绝缘材料老化现象会降低变压器主绝缘的机械性能，使得线圈在遭受突发外部短路故障时，容易发生变形，因而致使绝缘纸受到机械损坏、丧失绝缘性能，最终导致安全事故发生。所以，对变压器绝缘系统加强维护是非常必要的，这些维护措施不仅能延长变压器的使用寿命，也对变压器的正常运转有很好的保障。

1.变压器主绝缘老化原因分析

由于变压器内绝缘系统的制作材料主要是矿物油、绝缘纸或纸板等，因此，在长期使用过程中，绝缘系统极易受到各种因素影响而产生老化现象，致使绝缘的电气与机械性能被严重降低。根据研究表明，对造成变压器主绝缘老化的原因可以分为四种，既电老化、机械老化、环境老化和热老化。

1.1电老化分析

电老化是固体绝缘材料受强电场影响而老化的基本形式，是指受外加高电压或强电场影响而发生的老化。电老化的机理较为复杂，既包括主绝缘受电场影响而发生一系列的物理、化学效应，也包括在局部放电过程中产生的带电质点的轰击，放电产生的可见光、紫外线的辐射效应及放电点引起的介质热效应等都会对绝缘材料的分子结构造成严重破坏，从而导致绝缘材料破损，绝缘性能下降。研究表明，对聚合物绝缘造成老化的最重要原因就是局部放电。尽管生产厂家是采用先进的浸渍工艺来生产变压器，但还是不能减少局部放电现象的发生。因为这种技术不能避免电磁线绝缘交界处产生气泡或气隙。气体的介电常数小，而在交流电场中，电场强度与介电常数是成反比，因此气泡中的电场强度要比周围介质中高得多，而气体击穿场强比液体和固体有低得多，所以气泡中很容易先出现放电。

1.2机械老化分析

机械老化是指由于变压器绕组运行时产生的机械振动，及短路故障或暂态过电压产生的瞬时电动力而引起的内绝缘加速老化过程。其实质就是机械应力作用所引起的油纸绝缘材料中分子级别的微观缺陷发生规则运动，以致形成微裂缝及逐渐扩大的过程。而当这些微裂缝的大小和数量达到一定数值后，就会对绝缘材料造成严重破坏。

1.3环境老化分析

引起变压器主绝缘老化的环境因素有水分、污染、氧气等。这些因素会使绝缘表面发生腐蚀，并在强电场的作用下，发生沿面放电现象，而且会产生可以分解纤维的高温。但实际情况显示，受潮才是对变压器油纸绝缘系统造成老化的主要环境因素，因为受潮后的介质耗损会大大增加，并导致热击穿现象。而且若受潮不均匀，还会改变电场的分布情况，致使其耐电强度被严重降低。

1.4热老化分析

变压器内绝缘性能老化的主要形式就是热老化。绝缘纸作为一种有机绝缘材料，其主要成分是纤维素，这种绝缘材料会受热的影响而发生热降解，既使主链断裂的解聚反应及使侧基从主链上脱落的消去反应，从而产生大量低分子生成物。通常在热和氧的长期协同作用下会发生热老化，在热老化初期会出现氧化物，进而分解产生自由基，然后会引发一系列氧化和断链化学反应，从而导致分子量降低，含氧基团浓度增加，不断挥发出低分子产物，结晶度也不断改变。

2.主绝缘老化诊断

2.1纸绝缘的诊断

研究表明，新变压器纸绝缘的聚合度大约是1000左右，而纸的抗张强度等随聚合度的下降而不断降低。当绝缘纸的聚合度在250时，抗张强度会直线下降；而聚合度在150时，绝缘纸就会完全丧失机械强度。因此，当变压器中绝缘纸的聚合度降低至250时，要注意绝缘纸的老化。如果部分绝缘已经炭化，则说明可能是因为局部过热，也可能是糠醛含量较高，这会对机械强度造成影响，已经不宜在运行，应该采取一些措施；当绝缘纸的聚合度将要降低至150时，应该使变压器停止运行。判断情况如表1所示。

表1：变压器纸绝缘聚合度判断

样品聚合度﹥500500～250250～150﹤150

诊断意见良好可以运行注意（根据实际情况决定）停止运行

2.2油绝缘诊断

绝缘纤维的机械强度变差的原因是因为油中生成的过氧化物与绝缘纤维材料反应生成氧化纤维素，这种情况下容易造成绝缘老化和收缩。而且还会一种粘液状的脂肪酸，这种酸类的增长速度较快，腐蚀性虽然没有矿物酸强。但也会对有机绝缘材料造成严重影响。当这种酸类对铜、铁等材料进行腐蚀时，会生成一种能溶于水的聚合型导电物质，而且在电场作用下，这种物质生成速度较快，会粘附在变压器箱壳和绝缘材料边缘，使变压器耐电强度降低，工作温度升高。

3.变压器主绝缘老化的防范措施

3.1防止油质污染

油质污染是指油中掺入了水分和杂质，这些并不是油氧化的生成物，容易使变压器的绝缘性能降低，进而击穿电场强度降低，使介质损失角扩大。而油氧化造成的结果是老化，这里说的氧化不仅是指纯净油中烃类的氧化，也包括存在于油中的杂质加速氧化的过程。

3.2严格对主绝缘的环境温度进行控制

对变压器主绝缘的绝缘性能有较大影响的重要因素是绝缘油。绝缘油中存在微量水分，会对绝缘介质的电气性能与理化性能造成很严重的危害，会使绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数增加，从而造成绝缘油老化。与绝缘油受潮相比，线圈绝缘受潮很难进行处理。对线圈受潮处理的方法一般有两种，第一种是利用检修车间的真空箱不带油进行干燥，或者在专用干燥室内进行不抽真空干燥；第二种则是在现场利用变压器外壳进行真空干燥或不抽真空的热风干燥。

结束语：

主绝缘老化问题是影响变压器运行的重要因素，因此应该对变压器主绝缘采取老化防范措施。上文主要是对造成变压器主绝缘老化的原因进行了分析，阐述了变压器主绝缘老化诊断方法，最后提出了防范变压器主绝缘老化的措施。

参考文献：

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