变压器绝缘老化及预防措施

摘要：通过对变压器绝缘老化因素的分析，提出了预防绝缘老化的措施。

关键词：变压器；绝缘老化；预防措施

根据已运行15年以上的大型变压器进行的绝缘测试可知，变压器绝缘老化均呈现为变压器油色为棕褐而浑浊，并析出大量油泥，且油的介质损耗及酸价等均有显著增加，另外，变压器线圈的绝缘纸及绝缘纸板脆化并呈焦黄或黑褐色，进一步恶化线圈绝缘可变成粉末状，用手触试即行脱落。

1 变压器绝缘老化原因

1.1 温度影响一般电力变压器为油浸式其主要绝缘材料是变压器油纸和纸板，属于a级纸绝缘材料，其温升限值为65℃,变压器的使用年限就是根据温升限值决定的。线圈最热点温升考虑比其平均温升高13℃，则最热点温升为65+13℃=78℃。环境年平均温度按20℃，则线圈最热点温度为78+20℃=98℃温度下运行时是最经济的。根据经济运行可知，变压器绝缘在98℃温度下运行时，正常使用年限为20～30 d。若低于此温度运行就能延长使用年限。而高于此温度运行则将缩短使用年限。当温度在80～140℃，范围内变压器绝缘的使用年限可由蒙持辛格关系式表示τ=e-ρθ，式中：ρ为常数；θ为温度（℃）。当温度每增加6℃，则变压器的使用年限减小1/2，即所谓6℃导则。任意温度时的相对使用年限为τ/τ0 =e-0.693(θ-98)/6，式中：το为变压器的正常使用年限；τ为达到损坏年限时的使用年限。

由此可见，当温度为98℃时，其相对使用年限为1，若降低6℃时，即在92℃运行，变压器的使用年限延长1倍，反之超载运行6℃，则变压器的使用年限就减小1/2，说明变压器绝缘老化，与运行温度有关，要注意冷却设计。

根据对油浸纸老化过程的试验结果表明，绝缘材料抗张强度丧失80%～90%时，材料的弹性已差不多完全消失。因此，在鉴别运行中变压器绝缘的机械强度时，考虑到技术上可能引起的变化，并规定某些裕度，而将绝缘材料80%～90%的损坏，认为是100%的损坏，即抗张强度降低到原始值的15%～20%时，即认为绝缘的寿命已告终了。

1.2 湿度影响绝缘材料纸及纸板的主要成分是纤维素，绝缘纸中所含水分愈多纤维素的水解速度愈快。

1.3 油中老化产物的影响变压器油老化的中间产物-活性多元过氧化氢对固体绝缘有很大的破坏作用。多元过氧化氢分解后，生成低分子酸，同时低分子酸与金属作用，生成加速油氧化，使油介质性能恶化的皂化物。如前所述低分子酸可加速纤维素水解，因此可把低分子酸的生成速度作为油对固体绝缘侵蚀作用的间接指标(以酸值标定)。

2 变压器绝缘防老化措施

一般线圈周围的油温高于顶层油温，此温差随冷却系统而不同，加强油循环变压器，据一些测量结果表明：不少变压器在线圈平均温升达65℃时，顶层油温升低于40℃，目前运行中不直接监视线圈温度，因而掌握这类温差规律对严格控制油温更为有利。如前所述，造成变压器固体绝缘材料老化与变压器油劣化的原因基本上是一致的，而且两者往往是互相牵制，互相影响的。

变压器绝缘主要是依靠变压器油的耐电强度，而油的老化和受潮，以及含有汽泡，杂质等均能使其耐电强度下降，因此设计时必须考虑油各项性能以及它与其他材料如纸、酚醛油漆，金属等的相溶性。变压器油劣化的基本原因是由于它在较高温度下受到空气中的氧而造成。防劣化措施可从以下几方面着手。

2.1 严格控制油温一般线圈周围的油温高于顶层油温，此温差随冷却系统而不同，加强油循环变压器，据一些测量结果表明：不少变压器在线圈平均温升达65℃时，顶层油温升低于40℃，目前运行中不直接监视线圈温度，因而掌握这类温差规律对严格控制油温更为有利。

2.2 防氧化措施1)使用抗氧化剂稳定油质。2)加装热虹吸器。3)充氮保护。

4)隔膜保护。

2.3 变压器运行中的绝缘监视为使变压器安全可靠运行，变压器运行中的绝缘监视工作十分重要。目前采用的预防性试验，即是定期对绝缘进行检查，如测量绝缘电阻，吸收比、介质损耗，感应耐压及油质分析等，这对监视绝缘的普遍性受潮、劣化比较有效。另外，变压器的瓦斯继电器及油温测量系统，能及时反应变压器绝缘的突发性问题及油温变化情况，同时变压器采用了避雷器保护；随着变压器测试技术的发展，近年来又开展了局部放电测试工作以及色谱分析检查变压器早期故障的工作，这对及时发现绝缘隐患，防止变压器事故的发生和扩大有明显的效果。