1、变压器绝缘老化的研究摘 要：油纸绝缘老化决定变压器使用寿命的关键性因素，其在变压器运行过程当中逐渐的老化，承受短路电流电动力的能力逐步的降低，成为威胁设计及整个电网运行的重大隐患。因此，通过油纸绝缘老化过程及影响因素等，对油纸绝缘老化机理进行了研究。 关键词:变压器；油纸绝缘；老化机理 中图分类号： TM4 文献标识码： A 一、国内外研究现状 国外专家学者对于变压器老化程度的测定研究起步 70 年代，当时主要是采用气相色谱法来检测绝缘油中的一氧化碳和二氧化碳的含量来作为检测变压器绝缘系统老化程度的依据。 1984 年，英国专家首先提出绝缘油中的糠醛是在变压器运行过程当中所产生的特有物质，可以
2、通过检测糠醛在绝缘油中的含量来判断绝缘系统老化的程度。近年随着对于变压器绝缘老化研究的不断深入，比较有代表性和说服力的有以纸绝缘老化生成的丙酮含量来作为检测的依据。二、变压器油纸绝缘老化过程 一般来说，变压器内绝缘系统主要包括绝缘油和绝缘纸两大部分，在变压器实际运行过程当中，不可避免的会受到四周环境因素的影响，比如常见的温度、水分、氧气、酸性物质、电场分布等因素的影响，随着时间的推移，这种影响程度越来越严重，油纸绝缘系统也逐步的呈现老化的状况，变压器整体机械性能和电气性能指数指标都逐步下降，从而在一定程度上给变压器的运行带来了隐患，也影响了整个电网运营的稳定性。 2.1 变压器绝缘油老化的机理
3、 变压器绝缘油属于一种碳氢化合物构成的混合物，主要组成包括烷烃、环烷烃、芳香烃等。在通常环境温度下，变压器绝缘油是不会发生化学分解反应的，因此绝缘油的老化主因在于空气的氧化导致的。绝缘油在吸收了氧气之后，会在空气水分和温度的双重影响下加速老化的进程，从而分解出诸如醇、醛等氧化物和酸性物，最终形成油泥。在绝缘油分解的过程当中会产生一定量的 CO 和 CO2，随着变压器的不断运行，CO 和 CO2 会不断的溶解在绝缘油当中，成为溶解气体中主要成分，另外还包括一些 H2 等低分子烃类气体。绝缘油在非正常温度状态下会使的某些 C-H 和 C-C 键断裂，通过一些复杂的化学反应重新发生化合，形成一定量的
4、 H2 等烃类气体，这些烃类气体加速了绝缘油的老化进程。 2.2 变压器绝缘纸老化的机理 变压器固体绝缘部分主要材料就是绝缘纸，也是通常操作人员所称的纸板，绝缘子的主要成分是纤维素，从纤维素的化学组成来看，主要是由单糖和长链的糖组成，也就是说变压器绝缘子的老化过程核心就是纤维素的降解过程。纤维素的降解过程可以分为三种方式，第一种：氧化降解，纤维素很容易被氧化，其化学物质中的碳原子成分会与氧接触发生化学反应，从而生产酸类、醛类化合物，其中醛基遇氧生成羧基，羧基本身化学组成结构不稳定，容易发生水解。 三、变压器油纸绝缘系统老化的影响因素 3.1 变压器内部绝缘材料 电网中使用较多的油浸式变压器一般
5、采用的是油纸绝缘结构，纸板具有良好的绝缘性能，变压器绝缘油所起的主要作用是绝缘和冷却的作用，绝缘油可以带走变压器运行过程当中产生的多余热量。由绝缘纸和绝缘油构成的绝缘系统具有非常优秀的电气性能，在短时间的电压作用下，其耐压程度可达到 50-120kV/mm，并且制造工艺非常便捷。 3.2 影响变压器油纸绝缘老化的因素 变压器绝缘纸老化主要就是由于绝缘纸中的纤维素发生降解作用，通过 X-射线对纤维素的研究，发现纤维素分子内部有一部分区域分子排列很有规律性，分子间排布很整齐，称之为结晶区，还有部分区域是呈现的无规则排布，分子间距不一，称之为无结晶区。 通常来说，降解作用一般发生在无结晶区，因为结晶
6、区分子键比较稳定，分子间的作用力很大，因此所受的影响也比较小；而非结晶区分子之间的作用力薄弱，在环境、化学等多方面因素的影响下，降解作用也就越发的明显。 （1）温度 温度是影响变压器绝缘系统老化的主要因素，绝缘纸的热稳定性比较差，在变压器运行过程当中，温度超过一百度以后，纤维素便会自动分解，分解出水分还有少量的 CO 与 CO2，随着运行的时间加长，绝缘纸的老化程度也就越来越严重，变压器的大部分机械性能和电气性能都失效了，而纤维素自身抗老化性和稳定性都比较低，这也是绝缘纸最大的缺陷所在。 （2）电场 在电场的作用下，变压器绝缘纸会发生老化，这是影响变压器绝缘系统老化的主要因素之一。 （3）水分
7、 水分是决定着变压器绝缘系统老化的关键性因素，主要原因在于变压器绝缘油容易吸收空气的水分，而水分在绝缘油中的溶解度是与温度相关的。 （4）氧气 氧气对油纸绝缘老化的影响与水分是类似的，都起着关键性的作用，绝缘纸中的纤维素成分很容易氧化。 （5）其他因素 除了上述的几种主要影响变压器油纸绝缘老化的因素之外，还存在如物理应力、光、微生物等因素对变压器绝缘系统老化仍旧起到不小的作用。 变压器是电力系统中的关键设备，在整个电力系统当中处于非常重要的地位，保障大型电力变压器运行的可靠性对于整个电网的安全运营是具有重要意义的。油纸绝缘老化特性及机理研究对保障变压器乃至电网可靠运行有重要意义。 参考文献 1 贺以燕. 关于电力变压器承受短路能力问题的探讨 ，变压器，1996 2 (英)马丁 d?希思科特.变压器实用技术大全.机械工业出版社，2000 3 李明华，董明等. 一种新的绝缘测试方法?回复电压法.高电压技术，2002 4 路长柏编著 .电力变压器绝缘技术. 哈尔滨工业大学出版社， 1997 年
