變壓器固體絕緣的老化診斷

劉戎武

（黑龍江國網(wǎng)七臺(tái)河供電公司，黑龍江 七臺(tái)河 154600）

變壓器固體絕緣的老化診斷

劉戎武

（黑龍江國網(wǎng)七臺(tái)河供電公司，黑龍江 七臺(tái)河 154600）

變壓器固體絕緣的老化診斷應(yīng)利用變壓器油中的CO、CO2含量診斷固體絕緣老化，包括利用CO、CO2濃度及CO2/CO比值診斷固體絕緣老化和利用mL（CO2+CO）/g（紙）診斷變壓器絕緣壽命。利用油中糠醛分析診斷變壓器絕緣老化，包括油中糠醛含量測(cè)試方法和利用油中糠醛診斷變壓器絕緣壽命。測(cè)量絕緣紙/板聚合度診斷變壓器絕緣壽命包括絕緣紙的聚合度測(cè)量，絕緣紙聚合度判據(jù)的應(yīng)用以及固體絕緣老化的綜合診斷。

變壓器；固體絕緣；老化；診斷

1　利用變壓器油中CO、CO2含量診斷固體絕緣老化

1.1利用CO、CO2濃度及CO2/CO比值診斷固體絕緣老化

變壓器固體絕緣老化有兩種現(xiàn)象，即變壓器內(nèi)部故障涉及固體絕緣局部老化及整體老化。它不僅與運(yùn)行維護(hù)相關(guān)，而且與變壓器運(yùn)行年限相關(guān)。

1.2利用mL（CO2+CO）/g（紙）診斷變壓器絕緣壽命

是極有希望診斷固體絕緣整體老化方法，尤其在油中溶解氣體分析技術(shù)已很普及條件下，不需另取樣，不增加試驗(yàn)成本，但其尚有不成熟之處。雖應(yīng)用該判據(jù)操作不易，不確定因素多，但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用mL（CO2+CO）/g（紙）判據(jù)，不斷積累數(shù)據(jù)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，非常有益。

2　利用油中糠醛分析診斷變壓器絕緣老化

2.1油中糠醛含量測(cè)試方法

油中糠醛分析使用高效液相色譜儀，如SY-5060型。工作原理：儲(chǔ)于溶劑瓶用作流動(dòng)相的溶劑在高壓泵作用下按比例進(jìn)入液路系統(tǒng)，通過流量控制器并在混合器中充分混合，經(jīng)過緩沖器吸收流動(dòng)相的壓力波動(dòng)，經(jīng)由進(jìn)樣器把樣品帶入色譜柱進(jìn)行組分分離，流入紫外鑒定器檢測(cè)，流出譜圖經(jīng)記錄儀記錄下來。

2.2利用油中糠醛診斷變壓器絕緣壽命

油浸式變壓器絕緣紙聚合度反映固體絕緣老化程度，油中糠醛濃度可反映紙的聚合度。測(cè)定油中糠醛含量及變化率，能反映固體絕緣老化狀態(tài)及老化速率。影響變壓器油中糠醛濃度的因素較多，實(shí)際診斷時(shí)還缺乏一致認(rèn)可的權(quán)威診斷標(biāo)準(zhǔn)。變壓器在一定的運(yùn)行年限內(nèi)，油中糠醛濃度達(dá)到了表中所規(guī)定相應(yīng)值時(shí)，應(yīng)引起注意，并追蹤分析，考察產(chǎn)生速率。在糠醛測(cè)試值接近4mg/L時(shí)，則絕緣老化已相當(dāng)嚴(yán)重。有關(guān)油中糠醛含量與變壓器絕緣壽命的關(guān)系，可按數(shù)據(jù)來進(jìn)行考核。也有文獻(xiàn)指出，當(dāng)油中糠醛濃度達(dá)到4mg/L時(shí)，即表明變壓器絕緣已壽命終止。老化診斷時(shí)，僅以某一個(gè)判據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)顯然是不科學(xué)的。要對(duì)糠醛數(shù)據(jù)作常用對(duì)數(shù)變換和逐步截除少數(shù)固體絕緣嚴(yán)重老化的高糠醛濃度數(shù)據(jù)，得到的剩余樣本符合正態(tài)分布。僅從油中糠醛含量本身的統(tǒng)計(jì)分布來看，在油中糠醛濃度達(dá)到0.75mg/L左右時(shí)，變壓器絕緣已深度老化，濃度達(dá)到2.80mg/L左右時(shí)，變壓器絕緣老化已非常嚴(yán)重，不宜繼續(xù)運(yùn)行。

3　測(cè)量絕緣紙/板聚合度診斷變壓器絕緣壽命

3.1絕緣紙的聚合度測(cè)量

3.1.1絕緣紙聚合度測(cè)量的步驟

第一，取紙/板試樣。用于聚合度測(cè)量的變壓器絕緣紙/板樣品采集需按以下原則進(jìn)行。采取的絕緣紙/板樣品應(yīng)具有代表性，能反映設(shè)備整體狀況。一般在變壓器上部和靠近繞組處運(yùn)行溫度較高，下部溫度較低但濕度較高。通常要求盡量在運(yùn)行條件惡劣的部位取樣。吊心（罩）取樣時(shí)，以不損害變壓器的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度為原則。在滿足測(cè)量要求的情況下，取樣量盡可能少為宜。紙板樣品一般每一部位取樣量約為20mm×20mm一塊，絕緣紙取樣量每一部位約為3g。第二，油浸紙的抽提。對(duì)浸漬過油的絕緣紙，首先用Soxlct抽提器使紙脫脂，分兩步進(jìn)行。第一步：將苯與乙醇各100mL混合，加熱到95℃～100℃，抽提6～10h。第二步：用200mL丙酮，加熱到70℃～80℃，抽提6～10h。第三，紙樣溶解。稱取一定質(zhì)量的紙兩份，分別放入兩個(gè)50mL小瓶?jī)?nèi)，加入22.5mL銅乙二胺、22.5mL水和少許玻璃球，用攪拌裝置攪拌8～10h。第四，測(cè)量流出時(shí)間。用烏別洛特黏度計(jì)分別測(cè)出20℃時(shí)溶劑和溶液的流出時(shí)間。第五，絕緣紙含水量測(cè)量。用稱量瓶稱取一定質(zhì)量的紙?jiān)嚇?，放在烘箱?nèi)烘干，然后再稱量，計(jì)算出紙的含水量。

3.1.2結(jié)果有效性分析

符合以下兩個(gè)條件才能認(rèn)為測(cè)量結(jié)果符合要求：一是兩次測(cè)量所得的DP相差不應(yīng)超過其平均值的2.5%。二是黏度測(cè)量后，用3號(hào)燒結(jié)玻璃過濾器過濾，用稀酸和水洗滌、烘干、冷卻并稱重，其不溶性殘?jiān)牧繎?yīng)少于試樣原始質(zhì)量的5%。若以上兩項(xiàng)或其中一項(xiàng)不能滿足要求，則必須重新試驗(yàn)。如果重新試驗(yàn)后其中一項(xiàng)仍不能滿足，則可用所取得的數(shù)據(jù)作為結(jié)果，但在試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)說明沒有滿足上述的有效性要求。

3.2絕緣紙聚合度判據(jù)的應(yīng)用

與油中CO2、CO及糠醛的濃度判據(jù)相比，聚合度仍然是表征固體絕緣壽命的最直接而有效的判據(jù)，而對(duì)其壽命終止的判據(jù)還不統(tǒng)一。DL/596-1996規(guī)定，在變壓器固體絕緣的聚合度為250時(shí)，應(yīng)引起注意。模擬試驗(yàn)和實(shí)測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)絕緣紙的聚合度降至300時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度已基本喪失。在聚合度為250～300時(shí)，固體絕緣的剩余抗張強(qiáng)度已降至30%左右。對(duì)于聚合度為1 000左右的新紙，當(dāng)老化使聚合度降至500時(shí)，絕緣壽命處于中后期。

繞組端部紙板聚合度低于上部引線外包絕緣紙聚合度，繞組上部絕緣紙的聚合度低于下部絕緣紙聚合度，線段外標(biāo)號(hào)紙低于標(biāo)號(hào)紙板聚合度。對(duì)于診斷變壓器壽命而言，最理想樣品是繞組導(dǎo)線包繞電纜紙，且內(nèi)層紙樣聚合度最低。而補(bǔ)強(qiáng)困難，除非需更換繞組，一般無法在此處采樣。針對(duì)以上局限性，研究油中糠醛含量與絕緣紙平均聚合度之間關(guān)系，認(rèn)為油中糠醛含量常用對(duì)數(shù)與絕緣紙聚合度呈高度線性關(guān)系。在測(cè)定出油中糠醛濃度條件下，可估算絕緣紙聚合度。已知油中糠醛含量，利用曲線圖查得相應(yīng)絕緣紙平均聚合度。

4　固體絕緣老化的綜合診斷

變壓器固體絕緣的狀況可分為：絕緣正常，即絕緣無明顯老化；熱故障或電故障涉及固體絕緣的局部老化；非故障整體絕緣正常老化，包括由于變壓器絕緣結(jié)構(gòu)、鐵心用材及其結(jié)構(gòu)的不良，長期重負(fù)荷，以及絕緣受潮等原因造成的加速整體絕緣老化的情況。綜合診斷的目的是判明絕緣處于何種狀況。在變壓器日常維護(hù)中，能夠方便獲取絕緣老化狀態(tài)的信息主要是油中CO、CO2和糠醛的含量，絕緣紙/板聚合度雖然可直接、有效地反映絕緣老化狀態(tài)，但一般不易采樣測(cè)定。值得注意的是，所有診斷方法都存在目前尚難以克服的局限性，其諸多判據(jù)需要在應(yīng)用中積累經(jīng)驗(yàn)，補(bǔ)充完善。就目前診斷技術(shù)水平而言，僅由一種診斷方法或某一個(gè)判據(jù)，很難對(duì)絕緣老化狀態(tài)作出準(zhǔn)確的診斷，應(yīng)結(jié)合各方面的信息進(jìn)行綜合診斷。

［1］山西省電力公司組編.電氣試驗(yàn)［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］上海市電力公司超高壓輸變電公司組編.電氣試驗(yàn)［M］.北京：中國電力出版社，2012.

Aging diagnosis of transformer solid insulation

LIU Rong-wu
（Heilongjiang State Grid Qitaihe Power Supply Company，Qitaihe 154600，China）

The aging diagnosis of transformer solid insulation should use the content of CO，CO2in transformer oil，including the use of concentration of CO and CO2，CO2/CO ratio for diagnosing solid insulation aging and the use of mL （CO2+CO）/g（paper）for diagnosis of transformer insulation life.Taking use of furfural in oil analyzes and diagnoses transformer insulation aging，including furfural test methods on diagnosis of transformer insulation life.Measuring the degree of polymerization of insulation paper/board for diagnosis of transformer insulation life includes measurement of the degree of polymerization of insulating paper，application of criterion and integrated diagnosis of solid insulation aging.

Transformer；Solid insulation；Aging；Diagnosis

TM411

B

1674-8646（2016）12-0070-02

2016-04-25

劉戎武（1966-），男，黑龍江七臺(tái)河人，工程師，從事供電技術(shù)與研究工作。