论变压器绝缘老化诊断技术

2017-03-11向尚

环球市场 2017年30期

关键词：油纸绝缘材料绝缘油

向尚

国网重庆市电力公司石柱县供电分公司

论变压器绝缘老化诊断技术

向尚

国网重庆市电力公司石柱县供电分公司

变压器对供电系统来说非常重要。变压器在运行过程中会出现许多问题，最为常见的就是绝缘老化问题，不仅影响电力变压器的安全使用，还影响系统的供电安全。因此，使用中要掌握判断绝缘油老化的方法及绝缘油老化原因，及时了解变压器绝缘油的健康状况，并针对性的制定措施，确保变压器安全稳定运行，有效防止事故。基于此，本文分析了变压器绝缘老化诊断技术。

变压器；绝缘老化；诊断技术

1、变压器绝缘老化原因及危害分析

1.1 电老化

所谓的电老化是指固体绝缘材料受到外加高压或者强电场的影响而发生的老化。相对来说，电老化过程非常复杂，既包括主绝缘受电场影响而发生一系列的物理、化学效应，也包括在局部放电过程中产生的带电质点的轰击。放电产生的可见光、紫外线的辐射效应及放电点引起的介质热效应等都会对绝缘材料的分子结构造成严重破坏，从而导致绝缘材料破损，绝缘性能下降。在众多复杂的效应中，局部放电对绝缘材料的老化作用最为明显。局部放电对绝缘材料的影响具有累加破坏效应，每次局部放电都会对绝缘材料形成辐射损害。假如局部放电问题得不到及时解决，长此以往势必会降低绝缘材料的绝缘性。

1.2 机械老化

机械老化是变压器绝缘老化的重要原因。变压器绕组运行时产生的机械振动，短路故障或暂态过电压产生的瞬时电动力都会加速主绝缘的老化。其实质是机械应力作用所引起的油纸绝缘材料中分子级别的微观缺陷发生规则运动，以致形成微裂缝及逐渐扩大的过程。当这些微裂缝的大小和数量达到一定数值后，就会对绝缘材料造成严重破坏。

1.3 环境老化

环境因素也会导致变压器绝缘老化，这里所说的环境因素主要是指水分、污染以及氧气等。相比于其他因素，环境因素对变压器主绝缘影响较小，但不容忽视。这些因素作用于绝缘材料表面，会在适宜条件下发生腐蚀，并在强电场的作用下，发生沿面放电现象，而且会产生可以分解纤维的高温。其中水分对变压器的影响较大，变压器绝缘材料与水分充分接触后，会大大增加介质损耗，很容易导致热击穿现象。

2、变压器绝缘老化诊断技术

2.1 油中溶解气体

变压器在运行中受温度、电场、氧气和水分的影响和铜、铁等材料的催化作用，油纸绝缘发生氧化、裂解和碳化等反应，生成某些氧化产物及其缩合物(油泥)，产生氢及低分子烃类气体和固体等。变压器油一旦开始劣化，即使外界不供给能量也能把以游离基为活化中心的链式反应自动持续下去，而且反应速度越来越快。并最终生成醇(ROH)、醛(RCOR)、酮(RCOR)、有机酸(RCOOH)等中间氧化物，生成H2O、CO2及H2和碳链较短的低分子烃类。当变压器油受高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm作用下，变压器油在25～30℃时也会产生低分子烃类气体。同时，固体绝缘的老化也是变压器油中溶解气体的主要来源。油纸绝缘包括绝缘纸、绝缘纸板等，其主要成分是纤维素。纸、层压板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水左旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖苷键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的生成不仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增大而增加。纤维素热分解的气体组分主要是CO、CO2、CH4、C2H4等。

2.2 频域谱分析(FDS)

变压器绝缘诊断的频谱分析法主要基于介质极化的频率响应特性。FDS绝缘诊断技术是在不同的频率点上对损耗因数和复电容进行测量的一种绝缘诊断手段，主要原理是将测量介质损耗因数和复电容作为一种频率函数。目前，FDS实验仪器均为IDAX系列绝缘诊断分析仪，主要功能是在特定的频率和电压幅值下测量绝缘阻抗，而这些数值被用来计算绝缘的电容和损耗因数。将计算得出的电容和损耗因数与其对应的频率值绘制成频率特性曲线，再根据以往的经验曲线进行对比分析，或者利用该测试仪配套的MODS分析软件进行曲线拟合，便可以计算出被测试品的含水量、电导率等相关的参数。

FDS诊断技术更适合在现场使用，其原因是频域介电谱对外界噪声的不敏感性。同时，也由于极化/去极化电流法不能测量出在转变为极化或者去极化状态之后最初几秒时间内的暂态电流而限制了其在频率小于1Hz的条件下的测量意义。