变压器绝缘材料老化判断的方法探讨.pdf

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1、变压器绝缘材料老化判断的方法探讨冯倩旋(广州西门子有限公司，广东广州510530)命是变压器的使用寿命标志，阐述了绝缘材料在变压器运行中老化的原因、绝缘材料老化分解产生co、co2探讨了如何通过测定变压器油中co、co的含量以及糠醛的含量两种途径来分析判断变关键词：变压器油；绝缘材料；老化中图分类号：TM412文献标识码：B文章编号：1009-9492(2010)l1-0070-03生成水的同时，会生成大量的CO和CO：及少量烃类气体l刖置和糠醛化合物，同时油也会被氧化。CO和CO：的生成不绝缘材料在变压器中用以将导电部分彼此之

2、间和导电仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增部分对地(零电位)之间的绝缘隔离。在变压器中，绝缘大而增加。实验室模拟变压器在运行条件下，固体绝缘材材料起着散热冷却、固定、支撑、灭弧、改善电位梯度、料分解实验结果如下：纤维纸板在密封条件下过热时，如保护导体、防霉、防潮的作用。在140℃时，分解的主要气体是C0、C0：，但C02含量比现时大型变压器一般采用油纸绝缘结构。绝缘材料主CO高，若在250~C时，分解的CO含量比CO2高，CO的要为绝缘油、绝缘纸、纸板。当变压器故障涉及固体绝缘体积大约是CO的4倍，甚至更高。可见

3、，纤维纸板随受时，应当加以关注，固体绝缘受到损坏，可能会造成绝缘热温度升高，CO在气体组份中所占比例越高。材料的击穿，而绝缘材料的寿命也是变压器的使用寿命标在变压器油中．最弱的分子键是C—H键。而纤维素的志。因此。绝缘材料老化的判断方法显得尤为重要。C—O键，其热稳定性比变压器油中最弱的C—H键还差，1．1绝缘老化的原因因此绝缘纸、绝缘纸板的分解温度比油还低，大于105℃因电场、温度、机械力、湿度、周围环境等因素的长时聚合链就会快速断裂．高于300℃就会完全分解和炭化。期作用，变压器绝缘材料在运行过程中质量会逐渐下降，绝缘纸、绝

4、绝缘纸板的主要产物是CO和CO：，其形成量结构会逐渐损坏。绝缘老化的速度与绝缘结构、材质、制随氧含量和水分含量的增加而增加。在相同的温度下，造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系。纸、纸板劣化产生的C0和CO远比油劣化所产生的量大，绝缘老化最终会导致绝缘失效，电力设备不能继续运行。因此油中C0和CO气体含量就是反映绝缘纸、绝缘纸板总的来说，引起绝缘老化的原因可归结为电的作用、老化的重要指标。热的作用、化学作用、机械力作用、湿度的影响等⋯。另一方面，绝缘纸、纸板等主要成分是一纤维素，它1．2固体绝缘材料的分解产气机理是由

5、葡萄糖基借l～4配键连接起来的聚合度达2Ooo的链纸、层压板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的状高聚合碳氢化合物。O／．一纤维素的化学通式为(CHO)无水右旋糖环和弱的C—O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定n分子结构式为：性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。当受到电、热、机械应力及氧、水分等作用时，聚合物容易发生氧化分解、裂解(解聚)、水解化学等反应，使C一0、C—H、C—C键断裂，生成C0、C0、少量的烃类气体c'r~on和水、醛类(糠醛等)。在聚合物裂解时若有效温度高于105oC，或热解(完全裂解和碳化)时温度高

6、于300℃，在图1纤维表分子结构收稿日期：2010—05—19r『———·————1_j——————_rL———一—··1_—]～I．经验式中／7,代表长链并连的个数．称为聚合度。1．0mL／min；检测波长275nm，柱温为35℃；进样量为绝缘纸劣化时，一纤维素发生降解，一部分生成D一10mL[3]。检测系统流程如图3所示。葡萄糖单体，D一葡萄糖单体在变压器运行条件下易分解，最后产生一系列溶解在油中的氧杂环化合物，其中糠醛(C5H0：)是绝缘纸因老化裂解产生的主要特征产物。绝缘纸的第二种主要成分是半纤维素，它是聚合度小于250

7、的碳氢化合物。纸纤维长度可达1—4mm，一般新纸平均聚合度可达1300，极度老化致寿命终止的绝缘纸约为200。由于绝缘纸的聚合度大小是检验绝缘材料是否劣化的最根本试验方法．但此方法必需要取得相应的绝缘材料才能进行试验，而对于正在运行的变压器是难以做到的。而绝缘材料老化的特证产物——糠醛能溶解于变压器油中，图3液相色谱检测流程而且糠醛含量与聚合度满足以下关系：Lg(凡r)=1．51-0．0035D，3绝缘材料老化的判断实例式中：几r为糠醛含量(mg／L)；D为聚合度。以现场的一台主变为例。分析两年内该变压器溶解气有关实验表明，当聚

8、合度降至300左右时，油中糠醛体的组分变化(特别是C0和CO的变化)，以及其返厂重浓度就已很高，达到5mg／L以上。因此通过测试变压器油新进行温升试验的一组溶解气体分析数据，从理论上分析中的糠醛含量．从而就可以判断变压器绝缘材料的老化程该主变的故障类型：另一方面