浅谈变压器固体绝缘及其老化分析

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1、浅谈变压器固体绝缘及其老化分析摘要：通过对固体绝缘老化诊断方法的对比，得出检测电力变压器油中糠醛浓度是评价固体绝缘老化状态的有效方法之一，并且通过对油中糠醛含量以及溶解气体含量的测定对变压器固体绝缘老化故障进行综合的诊断。Abstract：Contrastingtheinsulationagingdiagnosismethodsforthedetectionofsolid,it'sconcludedthatthefurfuralcontentintransformeroilisoneoftheeffectivemethodsforevaluatingsolidinsulatio

2、nagingstate.Andthroughthedeterminalionoffurfuralcontentanddissolvedgascontentinoil,thepaperdoesacomprehensivediagnosisforthefaultofsolidinsulationagingoftransformer.关键词：变压器；绝缘；老化；糠醛；聚合度；色谱分析Keywords：transformer；insulation；aging；furfural；degreeofpolymerization；chromatographicanalysis中图分类号:TM2

3、15.6文献标识码:A文章编号:1006-4311(2014)10-0026-020引言变压器是电力系统最重要的电力设备之一，随着变压器运行年限的增加，变压器绝缘纸将不断老化，绝缘性能也随之下降，所以当变压器内部故障涉及固体绝缘时，可能发展成为主绝缘和纵绝缘的击穿事故。从本质上讲，固体绝缘材料的寿命就是变压器的寿命。1绝缘纸的老化油浸纸纤维是电力变压器的主耍绝缘系统，油浸纸纤维全是各种形式的纸(牛皮纸、马尼拉纸)、纸板或纸的压力成型件做绝缘的［1］。纸的主要组成是纤维索(C6II1005)n,纤维素是一种多糖。纤维索的降解过程就是变压器固体绝缘纤维素大分子老化的过程，主要有以下

4、三种方式：1.1水解纤维配糖键在水和酸的作用下会发生断裂而产生自由糖，从而导致纤维链之间键变弱、链断裂变短而最终生成D-葡萄糖。绝缘纸板中的含水量越多，纤维素水解速度越快。纤维素配糖键在变压器油中酸的作用下降低了破裂的活化能，从而加速了水解速度。1.2热解将纤维加热到200°C时，如果存在氧化物和水等就会容易将配糖键和葡萄糖键打开，从而产生葡萄糖、水分、CO、C02和冇机酸。当超过此温度时还会发生其他反应。变压器在运行中产生的局部过热都会引发纤维的热解反应。1.3氧化降解当油面直接与空气接触时，由于油中的空气可以达到10%,因此氧气成为促使纤维素氧化的因素之一。葡萄糖上的伯醇基

5、易被氧化成醛基，醛基氧化为竣基，而竣基也不稳定而易发生水解。2监测固体绝缘状况的方法山于固体绝缘变化时必然导致电气、机械和化学特征的变化，可相应的用这些方法检测绝缘状况。作为绝缘监督的手段，过去国内外广泛的采用直流泄露、绝缘电阻、介损测量、交流耐床和局部放电等电气绝缘特性试验。但是这些实验共同特点是要求被试设备停运，很难测出事故发生前的很小的内部故障，虽然局部放电实验室检出绝缘局部缺陷的较好方法，但往往受外部干扰，影响检测的准确性［2］。根据绝缘老化产生的水、CO、C02糠醛等都向油中扩散可以通过测量油中微水含量和油中溶解微量气体分析(DGA)和糠醛含量来确定固体绝缘状况，测量

6、只需进行油质取样，方法简单易行。当纤维老化降解时，其强度和聚合度都会发生变化。因此,检测这些变化是对固体绝缘状况进行监测最直接的方法。2.1CO和C02方法由于纤维材料老化和非故障状态都会产生CO和C02,因此，很难判断其含量是什么原因产生的［1］。因此，IEC599推荐以CO/CO2的比值确定故障与固体绝缘的关系。认为C0/C02>0.33或0.5；对于充氮式变压器C()/C()2>0.2即可能存在异常。由于这种方法在实际应用中也有很大的局限性，因此，这种方法不能直接反映变压器绝缘老化的程度，仅能作为一种参考。2.2聚合度测量纤维素作为线形分子，一般新纸板的聚合度是1000-

7、1200,当聚合度降低后则表现为机械强度的降低，这一点也得到了国内外许多学者试验和研究的证明，图1为聚合度和机械强度之间的关系。H前，国内外公认的是：当平均聚合度降到500时，变压器整体绝缘处于寿命屮期，当下降到250时则认为绝缘寿命终止。虽然最能表征绝缘老化程度的指标是聚合度，但是由于对运行的变压器定期取纸样需要停运吊芯，从而难以实施。此外，聚合度的数值会随着取纸样部位的不同而不同，经证明，最佳的取样部位就是制造厂绕制线圈时标注制造年月以及绕制人的标号纸。2.3油中溶解糠醛分析法取样时分析