变压器固体绝缘的老化诊断

刘戎武

（黑龙江国网七台河供电公司，黑龙江 七台河 154600）

变压器固体绝缘的老化诊断

刘戎武

（黑龙江国网七台河供电公司，黑龙江 七台河 154600）

变压器固体绝缘的老化诊断应利用变压器油中的CO、CO2含量诊断固体绝缘老化，包括利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化和利用mL（CO2+CO）/g（纸）诊断变压器绝缘寿命。利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化，包括油中糠醛含量测试方法和利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命。测量绝缘纸/板聚合度诊断变压器绝缘寿命包括绝缘纸的聚合度测量，绝缘纸聚合度判据的应用以及固体绝缘老化的综合诊断。

变压器；固体绝缘；老化；诊断

1　利用变压器油中CO、CO2含量诊断固体绝缘老化

1.1利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化

变压器固体绝缘老化有两种现象，即变压器内部故障涉及固体绝缘局部老化及整体老化。它不仅与运行维护相关，而且与变压器运行年限相关。

1.2利用mL（CO2+CO）/g（纸）诊断变压器绝缘寿命

是极有希望诊断固体绝缘整体老化方法，尤其在油中溶解气体分析技术已很普及条件下，不需另取样，不增加试验成本，但其尚有不成熟之处。虽应用该判据操作不易，不确定因素多，但现场应用mL（CO2+CO）/g（纸）判据，不断积累数据和总结经验，非常有益。

2　利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化

2.1油中糠醛含量测试方法

油中糠醛分析使用高效液相色谱仪，如SY-5060型。工作原理：储于溶剂瓶用作流动相的溶剂在高压泵作用下按比例进入液路系统，通过流量控制器并在混合器中充分混合，经过缓冲器吸收流动相的压力波动，经由进样器把样品带入色谱柱进行组分分离，流入紫外鉴定器检测，流出谱图经记录仪记录下来。

2.2利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命

油浸式变压器绝缘纸聚合度反映固体绝缘老化程度，油中糠醛浓度可反映纸的聚合度。测定油中糠醛含量及变化率，能反映固体绝缘老化状态及老化速率。影响变压器油中糠醛浓度的因素较多，实际诊断时还缺乏一致认可的权威诊断标准。变压器在一定的运行年限内，油中糠醛浓度达到了表中所规定相应值时，应引起注意，并追踪分析，考察产生速率。在糠醛测试值接近4mg/L时，则绝缘老化已相当严重。有关油中糠醛含量与变压器绝缘寿命的关系，可按数据来进行考核。也有文献指出，当油中糠醛浓度达到4mg/L时，即表明变压器绝缘已寿命终止。老化诊断时，仅以某一个判据作为标准显然是不科学的。要对糠醛数据作常用对数变换和逐步截除少数固体绝缘严重老化的高糠醛浓度数据，得到的剩余样本符合正态分布。仅从油中糠醛含量本身的统计分布来看，在油中糠醛浓度达到0.75mg/L左右时，变压器绝缘已深度老化，浓度达到2.80mg/L左右时，变压器绝缘老化已非常严重，不宜继续运行。

3　测量绝缘纸/板聚合度诊断变压器绝缘寿命

3.1绝缘纸的聚合度测量

3.1.1绝缘纸聚合度测量的步骤

第一，取纸/板试样。用于聚合度测量的变压器绝缘纸/板样品采集需按以下原则进行。采取的绝缘纸/板样品应具有代表性，能反映设备整体状况。一般在变压器上部和靠近绕组处运行温度较高，下部温度较低但湿度较高。通常要求尽量在运行条件恶劣的部位取样。吊心（罩）取样时，以不损害变压器的电气强度和机械强度为原则。在满足测量要求的情况下，取样量尽可能少为宜。纸板样品一般每一部位取样量约为20mm×20mm一块，绝缘纸取样量每一部位约为3g。第二，油浸纸的抽提。对浸渍过油的绝缘纸，首先用Soxlct抽提器使纸脱脂，分两步进行。第一步：将苯与乙醇各100mL混合，加热到95℃～100℃，抽提6～10h。第二步：用200mL丙酮，加热到70℃～80℃，抽提6～10h。第三，纸样溶解。称取一定质量的纸两份，分别放入两个50mL小瓶内，加入22.5mL铜乙二胺、22.5mL水和少许玻璃球，用搅拌装置搅拌8～10h。第四，测量流出时间。用乌别洛特黏度计分别测出20℃时溶剂和溶液的流出时间。第五，绝缘纸含水量测量。用称量瓶称取一定质量的纸试样，放在烘箱内烘干，然后再称量，计算出纸的含水量。

3.1.2结果有效性分析

符合以下两个条件才能认为测量结果符合要求：一是两次测量所得的DP相差不应超过其平均值的2.5%。二是黏度测量后，用3号烧结玻璃过滤器过滤，用稀酸和水洗涤、烘干、冷却并称重，其不溶性残渣的量应少于试样原始质量的5%。若以上两项或其中一项不能满足要求，则必须重新试验。如果重新试验后其中一项仍不能满足，则可用所取得的数据作为结果，但在试验报告中应说明没有满足上述的有效性要求。

3.2绝缘纸聚合度判据的应用

与油中CO2、CO及糠醛的浓度判据相比，聚合度仍然是表征固体绝缘寿命的最直接而有效的判据，而对其寿命终止的判据还不统一。DL/596-1996规定，在变压器固体绝缘的聚合度为250时，应引起注意。模拟试验和实测结果表明，当绝缘纸的聚合度降至300时，其机械强度已基本丧失。在聚合度为250～300时，固体绝缘的剩余抗张强度已降至30%左右。对于聚合度为1 000左右的新纸，当老化使聚合度降至500时，绝缘寿命处于中后期。

绕组端部纸板聚合度低于上部引线外包绝缘纸聚合度，绕组上部绝缘纸的聚合度低于下部绝缘纸聚合度，线段外标号纸低于标号纸板聚合度。对于诊断变压器寿命而言，最理想样品是绕组导线包绕电缆纸，且内层纸样聚合度最低。而补强困难，除非需更换绕组，一般无法在此处采样。针对以上局限性，研究油中糠醛含量与绝缘纸平均聚合度之间关系，认为油中糠醛含量常用对数与绝缘纸聚合度呈高度线性关系。在测定出油中糠醛浓度条件下，可估算绝缘纸聚合度。已知油中糠醛含量，利用曲线图查得相应绝缘纸平均聚合度。

4　固体绝缘老化的综合诊断

变压器固体绝缘的状况可分为：绝缘正常，即绝缘无明显老化；热故障或电故障涉及固体绝缘的局部老化；非故障整体绝缘正常老化，包括由于变压器绝缘结构、铁心用材及其结构的不良，长期重负荷，以及绝缘受潮等原因造成的加速整体绝缘老化的情况。综合诊断的目的是判明绝缘处于何种状况。在变压器日常维护中，能够方便获取绝缘老化状态的信息主要是油中CO、CO2和糠醛的含量，绝缘纸/板聚合度虽然可直接、有效地反映绝缘老化状态，但一般不易采样测定。值得注意的是，所有诊断方法都存在目前尚难以克服的局限性，其诸多判据需要在应用中积累经验，补充完善。就目前诊断技术水平而言，仅由一种诊断方法或某一个判据，很难对绝缘老化状态作出准确的诊断，应结合各方面的信息进行综合诊断。

［1］山西省电力公司组编.电气试验［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［2］上海市电力公司超高压输变电公司组编.电气试验［M］.北京：中国电力出版社，2012.

Aging diagnosis of transformer solid insulation

LIU Rong-wu
（Heilongjiang State Grid Qitaihe Power Supply Company，Qitaihe 154600，China）

The aging diagnosis of transformer solid insulation should use the content of CO，CO2in transformer oil，including the use of concentration of CO and CO2，CO2/CO ratio for diagnosing solid insulation aging and the use of mL （CO2+CO）/g（paper）for diagnosis of transformer insulation life.Taking use of furfural in oil analyzes and diagnoses transformer insulation aging，including furfural test methods on diagnosis of transformer insulation life.Measuring the degree of polymerization of insulation paper/board for diagnosis of transformer insulation life includes measurement of the degree of polymerization of insulating paper，application of criterion and integrated diagnosis of solid insulation aging.

Transformer；Solid insulation；Aging；Diagnosis

TM411

B

1674-8646（2016）12-0070-02

2016-04-25

刘戎武（1966-），男，黑龙江七台河人，工程师，从事供电技术与研究工作。