油浸式电力变压器的绝缘材料及应用

油浸式电力变压器的绝缘材料及应用

发表时间：2019-05-20T11:21:02.923Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：陈卫江汪润利

[导读] 摘要：在电力系统中，电力变压器已经成为其中之关键的设备之一。

（杭州钱江电气集团股份有限公司浙江杭州 311243）

摘要：在电力系统中，电力变压器已经成为其中之关键的设备之一。随着系统容量的增大以及电压等级的不断提高，电力系统中电力变压器的总容量已经是发电机装机容量的多倍以上，电力变压器的稳定性对于电力系统的运行具有重要的作用。就其电力变压器在运行之中最容易出现的原因是绝缘问题。因此，电力变压器对于绝缘材料应用就显得尤为重要。

关键词：油浸式电力变压器；绝缘材料；电力系统；电力变压器

一、电力变压器绝缘的基本要求

1.1变压器绝缘的分类

变压器的绝缘可以分为内绝缘和外绝缘两个类型，内绝缘又分为主绝缘和纵绝缘，外绝缘也是指油箱以外空气间隙及漏在空气外的表面，备受作用电压并受大气和其他现场的外部条件所制约。

1.2绝缘水平

油浸式电力变压器的绝缘水平按照国际标准的规定，主要有以下方面：（1）电气的性能。为了使电力变压器能够在额定工作电压中长期保持良好运行下去，并能够承受各种电力系统经过的电压，国际上也规定了各电压设备的绝缘配合及试验电压。比如电力变压器的交流耐压、感应耐压及冲击耐压实验。为了使电力变压器在工作中具有足够的靠谱，对内部局部存在不足之处产生的放出电压情况进行感应耐压试验，该实验对变压器的纵绝缘也能进行详细检测。（2）机械性能。当变压器出现不可避免的的短路时，短路中所产生的巨大电流会产生很大的电动力量，强大的电动能力可能导致变压器的绝缘性能受到破坏，使得发生安全隐患的频率大大增加。因此，在选择绝缘材料的时候，必须仔细的考虑处于特殊情况下机械应力的作用。（3）热性能。绝缘性的材料所具备的绝缘性与外界温度具有密切的联系，外界温度越高，其材料的绝缘性能越差，这时，只有将工作温度控制在合适的范围内，才能够使绝缘材料的绝缘性能达到最好，而温度越高，不仅是绝缘性能变差，长期的使用也会使绝缘材料迅速磨损，其机械的性能和绝缘性就会失去。（4）防潮湿及化学性能。当变压器油箱油中的水分或者是其他杂质为漂浮状态时，极其容易在电极间形成杂质小桥，使变压器油的击穿电压大幅降低。所以，我们通常采用胶囊袋隔离的方式来保护里面绝缘油不受潮，从而使变压器抗氧化性能得以提高，以保证变压器拥有良好的绝缘性。另外，为了使产品保持更好的功能特性，避免受潮，我们也可以优先考虑现场不进行吊罩检查，可以通过人孔和视察孔进行内部检查与接线。（1）打开人孔和视察孔前需要在孔外部搭建临时防尘罩（2）当遇到雨雪风沙等天气及湿度较大的天气时，不能进行内部检查与接线（3）对于充气运输产品的内部检查与接线工作程序应该进行有序流程进行具体安排。

二、油浸式变压器的绝缘

变压器油、绝缘纸、油纸绝缘和油屏障绝缘是油浸式变压器中的主要绝缘方法。

2.1变压器油

（1）变压器油的含有的成分具有比空气高很多的绝缘度，将绝缘材料泡在油中，可以使得绝缘强度大大提高，也能够使变压器防止受到潮湿空气的影响。（2）导致变压器油性能变糟的因素有很多。在制造和运行的过程中。不可防止的会使其中的杂质，气泡和水分混杂到变压器的油箱中，耐电的强度远远不如纯净的变压器油。变压器运行过程的油与湿气发生接触，最终产生氧化现象，而且还会不间断的吸收大气中的气体和水分，使得油中电场分布发生变形，从而降低油的电压。同时温度与油的退化速度具有密切的联系。温度不断的升高会使油的变老速度不断提升，是油的颜色逐渐变深、油泥变多、击穿电压下降。电场的不均匀会使局部产生放电，导致油分子相互缩合成蜡状的物质，并放出气体。这些蜡状物的积累覆盖在绝缘材料上，使散热油道出现堵塞。（3）维持良好绝缘性能的措施。在变压器运行过程中，要求我们采取多种方法使变压器在运行中保持最佳的状态。通常情况下，主要采用油中添加抗氧化剂、适合的净油设施等措施。

关于绝缘油的验收主要有以下步骤。（1）绝缘油到达现场时应该进行目测验收，看看里边是否混入非绝缘油。（2）绝缘油到达现场后，油的电气强度检测值应该达到规定检测值；油中的水分含量必须达到相应电压等级的标准要求。（3）不同牌号的变压器油应该分别地进行储存与保管。

2.2绝缘纸

绝缘纸主要是由纯硫酸盐木纸浆为原料而制成的。由于所包含纤维素的分子质量较大，机械强度能够满足具体规定。绝缘纸中所包含的空隙比较多，所以在通气与吸收油等方面功能较大。电缆纸、电话纸、皱纹纸是电力变压器材料中最常用到的绝缘纸，其中厚度更为小的是电话纸。绝缘纸的厚度与电力变压器绝缘性有密切的联系，所以要使得绝缘性能够得到更大的提升，就要求我们在实际操作中使绝缘纸的厚度降到更低。绝缘纸板是由绝缘纸浆施压而形成的，通常作为绕组间的绝缘材料。为了提高耐热的性能，以聚芳基胺酯为绝缘材料的新技术在油浸式变压器中广泛应用，同时也使机械强度得到了增强。

2.3油纸绝缘

变压器油与绝缘纸更好地配合使用，能够相互弥补不足，使组合材料的绝缘性能得到提高。由于纸纤维所包含的气缝比较多，吸水性能强，经过干燥浸油处理后，吸潮明显，但是速度会相对缓慢。在油浸纸板的吸湿量达到固定值之后，击穿电压就会快速下降。所以在现场需要吊心时，应该选择较为晴朗干燥的天气，尽可能的是将器身暴露的时间缩短到最小。那些长期停止运行的变压器在真正运行之前，应该细致的检查变压器内部水的含量是否达到要求，没有达到规定的条件时，应该进行预热干燥处理之后再进行投运。

2.4油屏障绝缘

屏障是由绝缘材料制成的。其自身的绝缘性不做重点要求，主要是依赖他截住截流子的能力。其安装的具体位置一般主要是在电晕空隙中，使全部的空气间隙电场均匀分布，杂质的发展受到了制约，提高其间隙的击穿电压。屏障绝缘主要是包括覆盖层、绝缘层、屏障、覆盖加屏障、多层屏障。在曲率半径较小的电极上覆盖以绝缘材料的覆盖层，该绝缘层很薄，却能够使电流的走漏得到有效的限制，使电场中杂质的形成受到阻截。工频击穿电压得到提高，分散性也减小了。在不怎么均匀以及非常不均匀的电场中，可以比原击穿电压分别得到提高。所以在充油设施中很少有暴露在外的导体。在曲率半径很小的电极上覆盖得较厚的绝缘外层被称为绝缘层，使得绝缘表层的最大电场明显降低，能够提高缝隙的工频及冲击击穿电压。同样道理，在某些线饼或者静电板上也常常包着以较厚的绝缘层，其目的是为了提