关键词：电力变压器；绝缘；老化
1.变压器绝缘老化的原因
变压器绝缘的老化可能是由于一个或多个因素的组合，其中包括电气、热、化学、机械和环境老化机制。这些老化因素可能是独立作用引起的，也可能是各类应力之间的相互作用引起的。实际绝缘系统的老化可能很复杂，失效通常是由各类老化机制共同造成的，尽管可能只有一个主要的老化因素。本文主要从以下因素分析变压器的固体绝缘。
1.1热老化
造成变压器绝缘老化的最主要机制是热老化，涉及到绝缘的化学和物理变化。这种老化是由化学降解反应、聚合、解聚以及扩散等引起的。热膨胀和热收缩引起的热力效应也是导致绝缘老化的主要因素。化学变化和热机械应力都深受变压器运行温度的影响。
1.2电气老化
在交流电应力或脉冲下的电气老化，也会导致变压器多年运行过程中的绝缘老化。这些因素涉及在放电源附近的液体或气体介质中的局部放电影响，或在高电压应力下固体和液体绝缘中树枝放电的影响。此外，高介电损耗和空间电荷效应也会导致绝缘老化。电气和化学降解效应的结合也是以液体绝缘的电解形式发生的，特别是当液体被极性杂质污染时。
1.3机械老化
绝缘结构的机械老化可能源于较低的机电或热机械应力作用，在外部或内部应力作用下，可能会逐渐升级为固体绝缘破裂。这主要涉及可移动部件，如分接开关，并可能会在绝缘部件中发生磨料磨损。
1.4环境老化
除了上述的化学和热降解过程外，诸如灰尘和其他污染对设备电气行为的外部环境因素也会对变压器固体绝缘产生影响。
2.变压器绝缘老化的诊断方法
2.1测量油中CO2/CO的含量
变压器经常处于高温85℃左右的环境下工作，绝缘油与大气相遇就会产生氧化反应。而油中存在的某些物质例如铜又会使这种氧化过程加快，从而使油的性能劣化。泥垢就是油中杂质比重很高时产生的物质，这种物质聚集在变压器内部元器件上不利于变压器的通风散热。在温度、水分的作用下变压器油中会不断产生酸、灰分等杂质并产生少量的CO和C02气体。绝缘油内CO和C02的浓度随变压器工作过程的延长而逐渐增加。由于CO在绝缘油内的溶解能力小于CO2，因此变压器绝缘老化水平可以通过CO2/CO比率来判断。判断的标准是：当CO2／CO大于7时，认为绝缘可能老化。因此可以采用这种方法来初步诊断绝缘老化的可能性。
2.2测量油中糠醛的含量
纤维素是绝缘纸中的主要化学成分，当绝缘纸老化时纤维素会裂化生成糠醛，因此绝缘纸的老化程度可以通过测量绝缘油中糠醛的浓度来诊断。随着变压器工作时间的延长，变压器油中糠醛的浓度就会逐渐升高，绝缘材料老化程度就更加严重。由于可以在变压器运行时取出样品测出油中糠醛含量，因此采用这种诊断方法非常方便、快捷。判断的标准是：绝缘材料中度老化时，绝缘油中糠醛浓度等为0.5mg/L；绝缘材料重度老化时，绝缘油中糠醛浓度超过4?mg/L，此时变压器的绝缘性能很差，应当报废处理。由于测量糠醛含量的诊断方法非常方便，可以带电测量，所以被广泛应用于电力系统以及不能断电的场合。聚合度与糠醛含量之间有一定的函数关系，因此可以通过糠醛的含量间接地获得聚合度的大小，利用聚合度的数值进行诊断。当绝缘油中CO和C02所占的比重都较大时，CO2/CO的数据就没有价值了，此时可以采用测量变压器油中糠醛的浓度作为诊断依据，因此利用测量绝缘油中糠醛的比重来判断的方法准确度高。
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2.3测量绝缘纸的聚合度
纤维素是绝缘纸中一种重要的物质，在温度、湿度和氧气的影响下，纤维素会慢慢出现裂化现象，从而使聚合度降低，绝缘纸的机械能力和绝缘能力也将大大降低由于聚合度的数值体现了变压器的绝缘老化水平，因此采用聚合度来诊断绝缘老化水平是一种理想的方法。变压器初次投入使用时，绝缘纸的聚合度可以达到1000，随着工作过程的延长，在热度、湿度等条件的作用下，绝缘纸中的纤维素裂解生成糠醛，糠醛溶解在变压器油中从而降低绝缘纸的聚合度。变压器绝缘中等程度老化时，聚合度的数值为500；绝缘老化严重时，聚合度的数值为250。通常采用粘度测试的方法测量绝缘纸的聚合度。可以从引线上的垫块、绝缘纸板等位置取出测量的样品。也可利用吊芯修理变压器的时候取出样品。先将样品中的其他材料去除干净，然后碾碎置于乙酸乙酯溶剂中使之充分溶解。液体的粘度采用粘度计测量出来，然后根据测量数据计算出绝缘纸的聚合度。
2.4测量变压器油中的含水量
水是变压器绝缘发生老化产生的重要物质，产生的水相当于催化剂又会加快绝缘材料老化的速度。当绝缘油中水的成分大于50μg/g时，绝缘油的绝缘性能开始下降，老化现象开始加剧。绝缘纸的聚合度也开始减小，从而使绝缘材料的机械性能变差。工作中的变压器绝缘油中水成分是逐渐增加然后变化缓慢的过程。由于绝缘纸板中含水量不容易获取，所以可以利用卡尔-费休测试法先测出变压器油中的含水量，然后根据经验公式来估算出绝缘纸中的含水量。
3.配电变压器的预防维护策略
3.1安装避雷器
为了能够有效地避免高低压线路过电压的入侵问题而导致配电变压器出现内部短路的情况，电力管理单位必须严格按照规范安装避雷器对过电压进行保护与管制，同时，维保工作人员需要制定定期的检查与测试工作。包括对变压器进行绝缘电阻性能方面的测试，预防绝缘电阻存在相关的超标问题而对配电变压器造成不必要的毁坏问题。提了能够有效地提升针对配电变压器的保护力度，工作人员要认真、合理地选择熔断器与熔体以及低压过电流保护的标准值设置。
3.2按照正规程序安装保护装置
如何实现当遭遇不可抗力因素包括自然灾害以及人为问题对配电变压器造成破坏的高效管理，设备管理单位以及运行维护的工作人员需要高度重视对配电变压器安装必要的保护装置对其进行保护，一般需要在高低压端的范围按照要求安装绝缘罩装置，特别是在道路相对较窄的小区或高频率出现动物活动的地区，降低配电变压器内部的低压遭遇这些外力因素从而导致出现短路的情况，严重时极有可能导致配电变压器发生烧毁问题。需要注意的是，严禁在配电变压器中安装低压计量箱装置，主要是由于配电变压器在运行到一定时间时，容易引发低压计量箱装置出现玻璃毁坏的问题，一旦工作人员未能及时更换或者修复时，如果在下雨天，雨天就会直接进去设备内部，导致变压器发生短路问题。
结语
变压器的绝缘发生老化将在很大程度上降低其绝缘和抗拉强度，长期下去可能发生击穿、触电事故，使变压器工作时间大大缩减，使供电网络增加了成本，经济效益差。因此想要增加变压器的运行寿命，使电力系统能够安全可靠运行，掌握有效的诊断方法是关键，这样就能早发现早预防，做到防微杜渐。
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论文作者:魏伟
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年14期
论文发表时间:2019/12/2
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