绝缘油中糠醛含量与绝缘纸老化关系的探讨

关 瑾，宋春然，薛守洪，王振中

(1.内蒙古电力科学研究院；2.内蒙古自治区高电压与绝缘技术企业重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010020)

油浸式变压器的绝缘系统主要是由介电常数较高的油浸纸和介电常数相对较低的绝缘油组合而成[1]。绝缘系统的寿命指油-纸绝缘系统的寿命，其寿命决定了变压器的寿命。变压器在运行过程中，绝缘油可以通过再生或更换，改善运行过程中出现的老化现象[2]。但是，油浸纸一旦发生老化就是不可逆的，且更换难度大[3]。因此，绝缘纸的老化是决定变压器寿命的关键因素。及时准确地评估绝缘纸老化程度，有助于发现变压器绝缘系统的潜在风险，为变压器的运行维护、检修和更换提供重要的参考依据。

1 变压器油中糠醛含量与绝缘老化的关系

1.1 糠醛的产生

绝缘纸的主要成分是纤维素，纤维素是由多个葡萄糖单体聚合而成的高分子碳水化合物，其聚合度高达2000。纤维素的分子式为(C6H10O5)n，n为聚合度(DP)。糠醛产生的机理和化学反应众说纷纭，没有统一的结论。目前，普遍认为是纤维素老化时，长链发生裂解，链两端的葡萄糖单体脱离受热分解，生成包括糠醛在内的呋喃类化合物。糠醛的结构简式见图1。一般认为，变压器的正常运行或过载运行，导致绝缘纸发生正常老化或过热老化，都会产生糠醛[4，5]。

图1 糠醛的结构简式

1.2 评估绝缘纸老化程度的理化特征参量

目前，常用来评估绝缘纸老化程度的理化特征参量有以下4种：绝缘纸的聚合度、碳氧化物、甲醇、糠醛。表1总结了以上4个理化特征量在实际运用中的优势和不足[4-6]。

表1 各理化特征参量的优势和不足

综合比较表1中各个特征参量的优势与不足，可以看出，糠醛是评估绝缘纸老化程度最成熟和最具可行性的理化特征参量。

2 油中糠醛含量检测结果的统计分析

2006年，采用日本岛津LC-10AVP型高效液相色谱仪，对蒙西地区发供电单位的24台主变进行了糠醛含量的检测，主变运行年限和糠醛含量的统计结果详见表3-7。电力行业标准规定，油中糠醛的含量超过表2值时一般为非正常老化，需要跟踪检测；当糠醛含量超过4mg/L时，则认为绝缘老化比较严重[7]。

表2 变压器运行年限与糠醛含量

表3 运行10年-15年主变糠醛含量的统计结果

表4 运行15年-20年主变糠醛含量的统计结果

从表3-表5的统计数据可以看出，运行10年-15年、15年-25年主变的糠醛含量均小于0.1mg/L。随着主变运行年限的增加，油中糠醛含量也有所增加。运行20年以上11.1%主变的糠醛含量范围在0.4mg/L～0.75mg/L，11.1%主变的糠醛含量范围在0.2mg/L～0.4mg/L，超过一半主变的糠醛含量均小于0.1mg/L，总体糠醛含量增加的不明显。其中，运行10年-15年、15年-25年主变的糠醛含量均未超过表2中的标准值。

表5 运行20年以上主变糠醛含量的统计结果

从以上统计结果可知，运行15年-25年主变的糠醛含量与运行10年-15年主变的糠醛含量没有发生显著的变化；运行超过20年主变的糠醛含量偏低，其糠醛含量总体有所增长，但是增长趋势不显著。

此时，需要考虑糠醛含量的影响因素，如变压器运行期间的换油、补油，导致糠醛含量减少；绝缘油经过白土或硅胶等的再生处理措施，导致糠醛含量显著下降甚至未检出[8]；设备的运行情况(绕组绝缘的老化不均一)，导致糠醛含量较少[4]。可见，实验室糠醛含量的检测结果不能真实反映主变绝缘纸老化的程度。

3 结束语

在实际生产应用中，不能仅仅依据油中糠醛含量的高低判断绝缘纸的老化。要准确判断绝缘纸的老化程度，还应该综合多方面因素考虑。应当及时掌握糠醛的初始浓度、吸附剂种类的选用及滤、换油记录等种信息[9]，结合主变的运行和检修定期进行糠醛含量的检测，积累试验数据，并联合油中溶解气体分析，综合判断绝缘纸的老化程度及其绝缘纸的潜在故障。