运行变压器油中糠醛含量判断纸绝缘老化的研究

吕玉宏，万涛，常燕，冯兵

(1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

运行变压器油中糠醛含量判断纸绝缘老化的研究

吕玉宏1，万涛2，常燕2，冯兵2

(1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

为了保证更换前变压器不出现设备异常，确定设备老化状态是极其重要的。通常认为，糠醛是仅由固体绝缘老化产生的特征产物，变压器中固体绝缘主要为绝缘纸(板)。文中通过对湖南电网135台运行变压器油中糠醛含量与运行年限的分析，讨论运行变压器中糠醛含量判断纸绝缘老化的可靠性、存在的问题以及改进的方法。

变压器；纸绝缘；糠醛；老化

变压器是电力生产中最重要设备的设备之一，统计表明电力设备运行中60%～80%的事故是由绝缘故障导致的〔1〕。变压器绝缘体系是决定其使用寿命最关键的因素，一旦出现故障，将导致巨大的经济损失和社会影响。因此，对变压器绝缘老化程度进行判断具有重要意义。

当绝缘纸 (板)劣化时，纤维素发生降解生成一部分D-葡萄糖单糖，它在变压器运行条件下很不稳定，会继续分解产生一系列氧杂环化合物溶解在变压器油中。糠醛是纤维素大分子降解后形成的一种主要氧杂环化合物，常作为变压器固体绝缘老化的专门指标〔2〕。正常情况下，变压器油中的糠醛是唯有固体绝缘老化才生成的产物，除木质绝缘垫块、撑条等，主要为绝缘纸 (板)。变压器老化过程中，主要是与引线、绕组等导体接触部位受热产生老化。测试油中糠醛含量，可以准确反映变压器纸绝缘的老化情况，已纳入国际标准IEC 1198和电力行业标准DL/T 984。

通过测试油中糠醛含量判断变压器纸绝缘老化具有非常明显的优点:变压器中主要为纸绝缘老化产生糠醛，在变压器油中均匀分布，易于取样、分析，含量变化与变压器绝缘老化年限关系明显；无需设备停运，是目前日常监测变压器纸绝缘老化状态的最佳方法。

理论上糠醛含量能够准确预测绝缘纸老化状态，但在变压器运行过程中会受到各种影响产生偏差，因此十分有必要对运行中变压器油中糠醛含量数据进行分析，了解糠醛含量判断纸绝缘老化的可靠性。

1 仪器与方法

分析仪器采用 Agilent 1100型高效液相色谱仪，配备反相C18柱，检测器为可变波长扫描紫外检测器。

检测方法根据文献〔3〕中附录B油中糠醛含量测量方法〔3〕，其中流动相选择为:水60%，甲醇40%，流速1 ml/min。

2 数据分析与讨论

为了确定糠醛含量判断变压器绝缘老化的指导意义，对湖南电网135台110 kV和220 kV运行中变压器油中糠醛含量大于0.05 mg/L的数据进行了分析。按照油中糠醛含量0.05～0.1 mg/L，0.1～0.2 mg/L和大于0.2 mg/L分别绘制散点图，如图1—3所示。

图1 糠醛含量与运行年限关系(糠醛含量0.05～0.1 mg/L)

从图1中可以看出，油中糠醛含量与运行年限之间关系不明显，有的变压器运行长达23年，其糠醛含量仅为0.057 mg/L，说明运行年限长的变压器油中糠醛含量不一定高。变压器运行过程中受到硅胶吸附、滤油、补油、换油等影响，可能造成实际含量远低于理论值。对某变压器真空滤油前测试糠醛含量为0.386 mg/L，滤油后下降为0.182 mg/L，含量下降超过一半。真空滤油温度一般在约60℃，真空度约－0.08 MPa，相当于对变压器油进行减压蒸馏，真空滤油会对糠醛浓度产生明显影响。

从图2中可以看出，糠醛含量运行年限具有一定线性关系，随着运行年限的延长，大部分变压器油中糠醛含量增大。糠醛含量高于0.01 mg/L的 110 kV变压器，其中1台运行时间为5年，其他全部超过10年。说明糠醛含量高的变压器一般运行年限都较长，除非新变压器油采用糠醛精制有部分残留导致基值高〔4〕，GB 2536—2011《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》中即规定了变压器油中糠醛含量不能超过0.1 mg/L。同时，仍存在少数运行年限长的变压器油中糠醛含量不高。

图2 糠醛含量与运行年限关系(糠醛含量0.1～0.2 mg/L)

从图3中可以看出糠醛含量与运行年限没有明显关系，糠醛含量超过0.2 mg/L的运行年限跨度为5～42年，且分布较为平均，说明单纯性的运行年限延长不一定会导致糠醛含量增长，与运行工况和油处理情况关系更密切。

图3 糠醛含量与运行年限关系(糠醛含量大于0.2 mg/L)

综上所述，运行时间为1～5年的变压器油中糠醛大于0.05 mg/L的台数很少，说明自然老化所产生的糠醛很少。运行超过30年的变压器，油中糠醛含量比某些运行时间短的变压器还低，说明滤油、补油、换油等检修对糠醛含量造成了明显影响。变压器投运15～20年，在此期间变压器运行一般较为稳定，油中糠醛含量随着变压器运行年限的稳步增长，说明变压器绝缘纸老化程度也越严重。通过以上数据分析还可以看出，变压器油中糠醛含量与变压器电压等级关系不大。任何方法都会有其局限性，在诊断过程中应该注意:油温波动，油纸中糠醛平衡变化；滤油、吸附处理、更换硅胶、补油、换油都会导致糠醛含量下降或消失〔5〕；糠醛在运行油温过高时会出现分解消耗情况〔6〕。

根据文献〔7〕，变压器固体绝缘的非正常老化及老化严重的限值见表1。

Investigation on paper insulation aging of field transformers with furfural concentration

LYU Yuhong1，WAN Tao2，CHANG Yan2，FENG Bing2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

In order to avoid abnormality before the replacement of the transformer，it is extremely important to identify the devices'degradation statuses.It is considered that the furfural is the product which is only generated by insulating paper aging. The relationships between the furfural concentration and the operating time of 135 field transformers in Hunan province is analyzed in the paper.Reliability，problem and the improved method of paper insulating aging identified by furfural concentration in operated transformer are discussed.

transformer；paper insulation；furfural；aging

TM855.1

B

1008-0198(2015)06-0019-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.06.005

2015-04-20