基于糠醛含量分析的变压器固体绝缘检测分析

钱朝春，宦扶天

(江苏省电力公司镇江供电公司，江苏 镇江 212001)

基于糠醛含量分析的变压器固体绝缘检测分析

钱朝春，宦扶天

(江苏省电力公司镇江供电公司，江苏 镇江 212001)

电力系统常用气相色谱的分析方法判断变压器使用状况，但是对于变压器内部绝缘纸故障却无能为力。因而一种全新的液相分析方法孕育而生，通过分析绝缘老化的产物——糠醛，可以有效得得知绝缘老化程度，作为判断电力变压器老化程度和运行状况的手段。

变压器;固体绝缘;糠醛

1 固体绝缘老化诊断方法

1.1 聚合度分析(DP)

变压器绝缘纸、纸板等是以木材纸浆为原料，其主要成分是由约1200个葡萄糖环n单体组成的链状多分子化合物的纤维素，其中n称为聚合度 (Degree of Polymerization，DP)。变压器在运行中由于温度、水分和氧气的作用，纤维素会逐渐降解，使聚合度降低，从而降低纸板的抗拉强度和绝缘性能。

聚合度是最能表征绝缘纸老化程度的指标，非常可靠、准确，是有效的判据，能够间接地反映绝缘纸板的机械强度，但是需要采取吊芯，不能从最能反映绝缘真实状况的关键处取样，聚合度数值的分布具有一定的分散性，较难实现。

1.2 油中溶解气体分析(DGA)

油中溶解气体分析DGA(Dissolved gas analysis)因不受外界电场、磁场等因素的影响，为变压器早期故障在线预测诊断提供重要技术支撑。DGA技术是目前对油浸变压器进行故障诊断最方便、有效的手段之一。然而，由于变压器油氧化时也有CO和CO2产生，其含量及比值规律不能直接反映变压器绝缘老化的程度，仅依靠CO和CO2含量、产气速率和CO/CO2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，只能作为一种参考判据。

1.3 水分分析

变压器油纸绝缘介质老化的主要产物是水分。固体绝缘材料中的水分在老化过程中扮演着催化剂的角色来加速老化进程，导致构成纸板的纤维素分子链加速断裂，使纸板聚合度降低，进而使绝缘系统的机械强度降低。利用卡尔费休滴定法，可以测出变压器油中的含水量，然后根据油水平衡关系，可以得到绝缘纸中的含水量。

1.4 糠醛含量分析(Furan)

20世纪70年代末，在分析2台400/22kV发电机变压器的事故原因时，检测到溶解在油中的以糠醛为主的呋喃类化合物，并发现变压器油中糠醛仅仅来自于绝缘纸等纤维素材料的老化分解，而与变压器油无关，由此开始了基于糠醛分析的固体绝缘诊断方法的研究。该方法可以在变压器不停运情况下，取油样，然后测出油中糠醛含量。一般来讲，如果油中糠醛含量达到0.5 mg/L时，变压器整体绝缘程度处于寿命中期;糠醛达到1～2 mg/L时，绝缘劣化严重;糠醛达到4 mg/L时，变压器寿命终止。

2 糠醛含量分析法简介

2.1 变压器油中糠醛的来源

变压器油中的糠醛主要来源于两个方面，对于新油来说，变压器油在生产过程中，都需要经过溶剂精制工艺来脱除不理想组分，一般溶剂精制工艺均采用糠醛作为溶剂，生产后期虽然采用了白土补充精制工艺，但不一定能把糠醛完全除去。对于运行油来说，变压器油在使用过程中，变压器中的绝缘纸在运行过程中发生降解会生成糠醛及其衍生物，溶于油中的部分会加速油品的老化。

2.2 糠醛含量与变压器运行年限之间的关系

国内外有关资料表明，随着固体绝缘正常老化过程的进展，变压器油中的糠醛浓度与运行年限之间大致呈指数关系，其数学形式为:

式中:Ck—糠醛浓度，单位为mg/L;

T—变压器运行年限，单位为年;

A、B—常数。

DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》对油浸式变压器的试验项目、周期和要求做出了规定，电力变压器及电抗器绝缘油中糠醛含量超出表1所示极限为非正常老化，当糠醛含量在4mg/L时，可以认为变压器绝缘部分处于严重老化状态。

表1 变压器糠醛含量标准

2.3 运行中变压器油糠醛测量数据

为了研究不同电压等级变压器油中糠醛含量与变压器服役年限之间的关系，先后对50台不同电压等级的主变进行了糠醛浓度测量与分析，数据中不含新换过油的变压器，见表2～5所示。

表2 投运1～5年变压器糠醛含量统计

表3 投运5～10年变压器糠醛含量统计

表4 投运10～15年变压器糠醛含量统计

表5 投运15～20年变压器糠醛含量统计

2.4 数据分析

画出糠醛含量与投运年限关系的散点图如图1所示。

图1 糠醛含量与投运年限关系

从以上统计数据可知，变压器油中糠醛含量一般在投运1～15年之内含量比较低，在此期间绝缘材料自然老化比较缓慢。运行15～20年的变压器油中糠醛含量显著上升，并且随着年限的增加，油中糠醛含量显著增加，说明固体绝缘随着年限的增加老化程度也随之增加。对于部分投运5年以内的变压器油中糠醛含量比较高，是由于新油在制作工艺中残存的原因造成的，不能反映出变压器的老化状况。

3 结论

(1)测量油中糠醛浓度是检测固体绝缘老化程度的一种好方法，而且已在其分析方法上有了一定的经验。

(2)由于不同变压器环境状况、设备类型、运行维护等的差异，基于上述统计分析，可得出一般性规律;如果多台变压器运行情况相近，其中某台测量值相对偏高且增长较快者，说明其老化相对较快，就可及时注意，从而有利于设备的维护检修并可提高其运行的可靠性。

(3)由于使用糠醛精制工艺，不少新变压器油中初始糠醛含量比较大，但不能由此依据电力标准中油糠醛含量数值来判断绝缘纸已经老化。变压器油在出厂时应严格控制糠醛含量。

(4)若将糠醛浓度分析手段与其他绝缘试验方法相结合，即可取长补短，更利于及时得出比较准确、科学的诊断结果。

［1］ 张潮海，J．M．K．MacAlpine．糠醛浓度判断变压器绝缘纸寿命的综述［J］．高电压技术，2001(4)．

［2］ 林朝辉，张彼德．利用糠醛含量进行变压器寿命预测［J］．变压器2009(7)．

［3］ Zhang C H，MacAlpine JM K．Furfural concentration in transformer oil as an indicator of paper ageing［J］．Power Systems Conference and Exposition，2006．

［4］ 徐志强，刘阳，赵敏乔．油中糠醛浓度判定变压器固体绝缘劣化程度的研究［J］．电子建设，2010，2(2)．

Solid Insulation Detection Analysis of Transformers Based on Furfuraldehyde Content

QIAN Chao-chun，HUAN Fu-tian
(Zhenjiang Power Supply Company，Jiangsu Electric Power Company，Zhenjiang 212001，China)

In a power system，use conditions of a transformer is often ditermined by analysticalmethod of gas chromatography，but it can do nothing for the internal insulation paper faultof the transformer．So，a new analyticalmethod of liguid phantom has come into the world．Thismethod，through analyxing insulation aging outcome-furfuraldehyde，can effectively known about theinsalation aging degree，to assess the aging degree and running condition of the pwoer tranformer．

transformer，solid insulation，furfuraldehyde

TM41

B

1004－289X(2013)03－0060－03

2013－03－20

钱朝春(1969－)，男，江苏镇江人，助理工程师，主要从事变电运维工作;

宦扶天(1984－)，男，江苏镇江人，助理工程师，主要从事变电运维工作。