油浸式变压器绝缘老化判断导则

6.判据及影响因素
6.1纸绝缘的聚合度 6.1.1判据
新变压器纸绝缘的聚合度在1000左右。
表1
样品聚合 度
诊断意见
＞500 良好
500～250 250～150 ＜150
可以运行
注意（根 据情况作 决定）*
退出运行
* 聚合度降至250时，抗张强度出现突降，纸深度老化， 应引起注意，如果油中气体分析存在局部过热时，不宜再 继续运行或有条件考虑作退出运行更换处理。 * 聚合度约为150时，绝缘纸完全丧失机械强度，考虑退 出运行。 6.1.2 影响正确判断因素
3.变压器负载
4.设备隐患（故障)或其他原因
4.2绝缘老化机理 4.2.1变压器油
变压器油在运行中 • 氧是导致油老化变质的主要因素。 • 铜、铁和水分是油发生氧化的催化剂。
DL/T572《电力变压器运行规程》“6度法则”
变压器老化的决定因素是热点温度，按GB1094《电力 变压器设计标准》设计的变压器，可以满足负载导则对热 点温度正常基准值为98℃的要求，负载导则规定在这个温 度下的相对老化率等于1。
5 绝缘老化判断的测试项目及原理
•对变压器油老化程度的判断可按DL/596《电力设备预防 性试验规程》中有关规定进行。 •对纸绝缘的老化判断如下:
从老化机理得到，纸绝缘降解的结果： （1）首先纤维素大分子链断裂，表现为聚合度（n）下降 （微观上）和机械强度降低（宏观上）。
（2）伴随降解过程，多种老化产物溶解到油中，如： CO、CO2、 糠醛（2-呋喃甲醛）等。
前言
• 说明本导则的目的意义(略)
3 术语和定义
变压器中固体绝缘材料（简称纸绝缘），包括：绝缘 纸（牛皮纸）、层压纸板、垫块等是一种纤维素的绝缘 材料。 聚合度-1个纤维素分子是由n个D-葡萄糖单体聚合而成 [(C6H10O5)n ]。不同的纤维素分子n不同，n=几百～几千 不等，称为纤维素分子的聚合度。
因此，通过测试变压器中纸绝缘的聚合度和油中相应的老 化产物含量，可以推测变压器中纸绝缘的老化状态。
5.1纸绝缘聚合度 运行的大型变压器中所使用的新绝缘纸（板）平均聚合度一
般在1000左右，其表现出有很好的韧性和强度。而老化后的绝 缘纸，聚合度降低，表现出韧性和强度下降。
重要的是：绝缘纸的聚合度同纸的抗张强度有相关性。因此， 通过测试样品的聚合度，（1）可以判断变压器整体老化程度。 （2）也可以判断直接取到纸样的故障部位的老化情况。
三种降解反应机理： •热解降解—使纤维素分子链发生解环或断裂。当发生分 子链尾端解环时，产生CO、CO2、糠醛（2-呋喃甲醛）及其 他呋喃化合物等液体。
解环反应也可能在正常的运行温度下发生，这是因为C-O键热稳 定性比C-H键要弱。但温度上升至150℃以上，热解降解反应会加快。
•水解降解—纤维素分子中1-4配糖键与水分子作用产生水解反应， 使纤维素大分子断裂分离成两部分。每次分裂消耗1个水分子。所 以纤维素材料中所含水分越多，水解速度越快。
变压器油氧化的产物，按其性质概括起来可分为三类： 1.酸性产物-羧酸(包括低分子酸）、羟基酸、酚类、沥青 质酸等。 2.中性产物-过氧化物、醇、醛、酮、酯、胶质和沥青质 （形成油泥析出，它是油质深度劣化的最终产物）。
3其他产物-水分、一氧化碳、二氧化碳、低分子烃类和氢 气。
随着运行中气体的积累，其中一氧化碳、二氧化碳将成 为油中气体的主要组分。当设备存在电或热故障时，加速 了油的热裂解，氢和烃类气体会迅速增加（如甲烷、乙烷、 乙烯和乙炔-油中溶解气体分析的对象）。
测试方法： （1）对样品无尺寸、形状等严格要求，但在变压器放油后采集。 （2）测试方法见附录A（粘均聚合度-DPV）。
5.2 油中糠醛(2-呋喃甲醛) 糠醛是只有纸绝缘老化才生成的产物(唯一性)，它是纤
维素大分子降解后形成的一种主要的氧杂环化合物(典型 性)，且可溶解于油中(可测性)。
因此，测试油中糠醛含量可以反映变压器纸绝缘的老 化情况。测试方法：（1）见附录B（高效液相色谱法）
4.2.2 纤维素绝缘材料 纤维素绝缘材料组成： 90%为α-纤维素-是聚合度n≈2000的长链高聚物，决
定绝缘材料的机械强度。其中70%为结晶部分，30%为无定 型部分。
10%为半纤维素和极少量的木（质）素-半纤维素的聚 合度n＜200，它的少量存在对绝缘材料的机械强度起不利 作用。
变压器的纸绝缘在热的作用下将会发生分子裂解的化 学反应（热解降解反应），温度升高会加速反应。同时存 在还有水解降解和氧化降解反应，从而加速了绝缘材料的 分解。
根据试验和统计资料得出温度与老化率的相互关系是： 温度每上升6K，老化率增大一倍。由此可以得出不同热点 温度（θh）的相对老化率（V）为：
在（θh）下的老化率
V = ----------------------
=
2（
θ －98）/6 h
在Baidu Nhomakorabea8℃下的老化率
•一些外界因素如：光、热（温度）、震动与冲击、电场 和核辐射是油氧化的加速剂，其中热影响最大。根据热动 力原理，油的温度每升高8～10℃，油的氧化速度增加一 倍。 •纤维素材料对油老化过程产生叠加效应，促进油的老化， 是一种促进剂。
实验室测出的绝缘纸（板）的聚合度是粘均聚合度 （DPV）。代表该样品纤维素分子聚合度的平均水平。
4 变压器寿命及绝缘老化机理
4.1变压器寿命
油浸式变压器寿命一般是指油纸绝缘系统的寿命，但实
际上变压器寿命是指绝缘纸和层压纸板（纸绝缘）的寿命。
影响变压器寿命的因素：
1.变压器制造质量 2.运行温度（温升要求）
•氧化降解—氧首先攻击纤维素分子中比较活泼的第六位碳原子的 醇羟基（-CH2OH），氧化形成醛基（-CHO），再进一步氧化生成羧 基（-COOH），同分异构化后，在葡萄糖苷碳原子上形成双键（很 不牢固），容易发生水解使纤维素断裂。因此，醇羟基的氧化是最 终导致纤维素断裂。
三种降解机理说明：变压器纸绝缘老化速度与运行温度、 绝缘纸（板）含水量和油中含氧量等因素有关。
（2）DL/T702-1999（分光光度法） 5.3 油中气体
油中气体对变压器故障诊断可提供非常重要的信息，但 对绝缘老化状态的判断只提供参考信息。这是因为： （1）油和纸老化均能产生CO、CO2（非唯一性） （2）纸绝缘的正常老化和故障情况下的劣化分解，油中 CO、CO2在含量上一般没有严格的界限，规律也不明显。