变压器绝缘老化评估技术的探讨

电工技术－理论与实践　变压器绝缘老化评估技术的探讨　姜亮　国网河南省电力公司，河南郑州４５００００　摘要：变压器是电网企业的主要设备之一，其运行管理一直得到电力运行部门的高度重视，由于时间的关系，变压器会　有绝缘老化问题出现。本文重点介绍变压器绝缘老化的检测方式：一是油中气体分析法ＤＧＡ，二是绝缘纸聚合度ＤＰ的检定，　三是高性能液相色谱分析（ＨＰＬＯ）。　关键词：变压器；绝缘老化：评估技术　中图分类号：ＴＭ４０７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１３８８（２０１５）０６　０１４３．０１　变压器是电网企业的主要设备之一，其运行管理一直得　聚合度具有一定的分散性，所以要求在变压器上、下部多个　到电力运行部门的高度重视。随着电网运行时间日益延长，　已经在运行的变压器中，有不少已经到了绝缘老化期，这一　问题日益突出。例如河南省郑州市某供电局建局时间长，设　备老化严重。虽然近几年郑州局加大了更换力度，逐步更换　高损耗、薄绝缘变压器，但老旧设备所占比例仍然不小。因　此，开展变压器绝缘老化诊断工作是非常重要和必要的，其　关系到电网运行的安全。　１变压器绝缘老化的检测　油浸式电力变压器绝缘老化涉及到油老化和固体绝缘　老化。由于变压器油的老化通过油过滤再生或更换即可加以　解决，因此，固体绝缘的老化程度是影响变压器寿命的主要　因素。变压器固体绝缘大部分由纤维素材料（包括纸、板）　构成，而纤维素绝缘具有不可逆的老化特征。在监测纤维素　绝缘老化时，可根据变压器在线分析的模型（如下图所示），　对其老化程度进行分析判断。故障气体分析主要用于判断变　压器油老化程度。高性能液相色谱分析用于分析纸纤维的老　化。对介质损耗因数）的分析，可提供纸纤维的老化程度和　是否有裂解的信息。近年来，采用高性能液相色谱分析ＨＰＬＣ　及测定聚合度ＤＰ、介质损耗因数ｔｇ　０等进行综合分析判断　的方法，大大提高了绝缘老化诊断的精确度，进而可对变压　器寿命作出正确的评估。　１．１油中气体分析法ＤＧＡ　对变压器作　＃／定量测定的主要气体是Ｈ２、ｃＨ　、ｃ　……　由国家标准《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（以下　简称《导则》）推荐的－－Ｉ￣Ｌ值法，是建立在　ＤＧＡ数据基础上的，可用来判断变压器内部故障的性质。　当变压器故障涉及固体绝缘材料时，有ｃＯ和ｃＯ　产生。在绝　缘老化诊断中，将ｃＯ和ｃ０　作为特征气体，其含量在一定程　度上反映了变压器绝缘老化的状况。《导则》指出：当怀疑　变压器固体材料老化时，一般ＣＯ　：ＣＯ的比值９：５，当怀疑故　障涉及固体绝缘材料时ＣＯ　：Ｃ０＞９：７时，那么仅仅依靠ｃ０　和　ｃＯ的含量、产气速率和ｃ０　和℃Ｏ的比值来判断变压器绝缘老　化状况，将带来很大的不确定性，在老化分析中偏差较大。　若将它们作为判据则存在不灵敏、不确切和不可靠等问题，　因此只能作为参考。　１．２绝缘纸聚合度ＤＰ的检定　变压器绝缘纸（板）的聚合度是绝缘老化程度最准确、　可靠、有效的判据之一。聚合度的测定过程如下：取样后，　首先将纸中的油脂、金属离子及其他充添剂提抽干净，然后　粉碎、消化，使之溶解于乙酸乙脂溶剂中，利用乌别洛得粘　度计测定纸溶液的粘度，求得纸的聚合度。由于变压器绝缘　纸聚合度随老化时间的延长而降低，纤维素材料的韧性和强　度也随之下降。为此，绝缘纸老化寿命的判别标准大致定为：　当平均聚合度下降到５００时，变压器整体绝缘处于寿命中期；　当平均聚合度下降到２５０时，认为变压器寿命已终止；聚合　度下降到１２５时，绝缘纸的机械强度几乎为零。对一台变压　器而言，取纸样部位不同，其聚合度的数值也不同。正因为　点分别取样，以获得平均聚合度，或者每次在代表性部位取　样，取样数要统一，以具有可比性、同比性。　１．３高性能液相色谱分析（ＨＰＬＯ）　应用高性能液相色谱分析技术确定变压器油中溶解的　糠醛（ｃ　Ｈ　０　）含量是十分迫切需要推广的方法。根据糠醛含　量来判断变压器老化状态，是目前最有效的变压器老化在线　检测手段之一。糠醛作为绝缘纸在热老化过程中分解的特殊　产物而成为判断变压器是否老化的有力判据，正被越来越广　泛地使用。一般来讲，如果油中糠醛含量达到０．５ｍ／Ｌ时，　变压器整体绝缘程度处于寿命中期；糠醛达到ｌｍ／Ｌ一２ｍ／Ｌ时，　绝缘劣化严重；糠醛达到３ｍ／Ｌ时，变压器寿命终止。　糠醛测定之所以能被广泛应用于现场的变压器绝缘老　化分析，首先是因为它适合于在线监测。其次是糠醛含量与　聚合度之间存在对应关系。所以借助于糠醛分析可近似地估　算绝缘纸的平均聚合度。其次是糠醛含量与聚合度之间存在　对应关系，其对应关系式：　方法面临的问题是当变压器换油或进行油处理后，难以　直接得到溶解于油中的糠醛含量与聚合度的对应关系。由于　绝缘纸的机械强度是不随油的更换而改变的，而油处理后糠　醛含量将全部消失，这就需要在换油或油处理之前以及之后　数周多次测量油中糠醛的含量，以便在综合分析绝缘实际老　化状况时，把换油或油处理前后糠醛含量变化的差值考虑进　去。由于它糠醛测量数据本身是一个模糊数据，因此它更适　用于专家系统或人工神经网络来处理，以提高测量糠醛含量　的可靠性。　油中糠醛含量可直接反映绝缘老化状态，但它受诸多因　素的影响，含量相对不稳定。为此国外有人提出应用油中丙　酮含量来诊断绝缘老化问题，其目的在于提高判断的精确　度。　２结语　变压器绝缘老化诊断和寿命评估的研究是以ＤＧＡ、ＨＰＬＣ　等测试数据为基础的，更进一步工作是必须在发电厂、供电　局、各变电站等部门建立起联合的数据库，用代码表示相关　的信息。这对诊断变压器绝缘老化和寿命评估有一定的参考　价值，促使诊断技术向数字化、智能化、网络化发展。应用　计算机辅助诊断，较长期的目标是开发预测绝缘故障和剩余　寿命的分析系统。　参考文献　［１］杜振波，刘诣，张连星，等．基于频域介电谱的变压器油纸　绝缘老化机理研究［Ｊ］．电工电气，２０１２（１２）：６－１１．　［２］魏建林，王世强，许昊，等．ＬａｂＶＩＥＷ编程实现油纸绝缘评　估的极化去极化电流测试［Ｊ］．高电压技术。２０１０。３６（１１）：　２６４５—２６５０．　［３］杨雁，杨丽君，徐积全，等．用于评估油纸绝缘热老化状态　的极化／去极化电流特征参量［Ｊ］．高电压技术，２０１３，３９（２）：　３３６—３４】．　２０１５年６月下１４３