關(guān)于變壓器油紙絕緣熱老化的時(shí)頻域介電和空間電荷特性研究

張 邁

（國(guó)網(wǎng)江蘇省供電公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226001）

關(guān)于變壓器油紙絕緣熱老化的時(shí)頻域介電和空間電荷特性研究

張 邁

（國(guó)網(wǎng)江蘇省供電公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226001）

本文首先分析了變壓器油紙絕緣老化形式，進(jìn)而分別從時(shí)頻域介電特性以及兩個(gè)角度對(duì)文章的主旨進(jìn)行了闡述。

變壓器；油紙絕緣熱老化；時(shí)頻域介電；空間電荷；特性

0 前言

變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中較為常見，其對(duì)變壓器性能的不良影響極其嚴(yán)重。對(duì)變壓器油紙絕緣熱老化的時(shí)頻域介電和空間電荷特性的研究能夠使有關(guān)人員深入了解上述故障的發(fā)生原因以及解決思路，這對(duì)于故障的順利解決以及變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行都能夠起到重要的推動(dòng)作用。

1 變壓器油紙絕緣老化形式

在長(zhǎng)期使用過程中，變壓器油紙絕緣老化的問題十分容易出現(xiàn)，一般情況下，上述老化現(xiàn)象主要體現(xiàn)在變壓器油老化以及油浸紙絕緣老化兩方面，不同老化問題的表現(xiàn)形式存在差別。

1.1 變壓器油老化

礦物油一般為變壓器主要使用的油的類型，根據(jù)變壓器油的特點(diǎn)及其化學(xué)特性，在長(zhǎng)期的使用過程中很容易出現(xiàn)氧化的問題，進(jìn)而導(dǎo)致油本身的性質(zhì)出現(xiàn)一系列的變化，這是導(dǎo)致變壓器油老化問題發(fā)生的主要原因。

1.2 油浸絕緣紙老化

A級(jí)硫酸鹽木漿紙是變壓器油紙的主要類型，根據(jù)油紙的特性，在不斷的浸油過程中，很容易出現(xiàn)老化的問題，主要體現(xiàn)在熱老化、機(jī)械老化以及電老化等不同方面。所謂的熱老化主要指的是油紙中的部分材料在長(zhǎng)期使用過程中出現(xiàn)的熱降解的現(xiàn)象所導(dǎo)致的老化問題，其對(duì)于變壓器性能的不良影響極其嚴(yán)重。

2 變壓器油紙絕緣熱老化的時(shí)頻域介電特性研究

2.1 時(shí)頻域介電譜測(cè)試原理

受外加電場(chǎng)的影響，介質(zhì)的介電常數(shù)往往會(huì)出現(xiàn)一定的變化，這一常數(shù)的變化往往會(huì)引起電流以及電壓的改變，在上述環(huán)境下，電容量、電荷以及電流等多方面因素之間的關(guān)系會(huì)以新的形式存在，同時(shí)，變壓器運(yùn)行過程中的損耗也就會(huì)有所變化。

2.2 時(shí)頻域介電譜測(cè)試過程

時(shí)頻域介電譜測(cè)試過程需要在油紙絕緣加速熱老化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，油紙絕緣加速熱老化試驗(yàn)流程如下：

圖1 油紙絕緣加速熱老化試驗(yàn)流程

通過上述流程可以看出，在時(shí)頻域介電測(cè)試中，首先需要將礦物油進(jìn)行加熱，同時(shí)準(zhǔn)備好油紙的樣品，將樣本的下系列參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，以為測(cè)試的完成提供條件。在上述準(zhǔn)備工作完成之后，需要正式開始浸油過程，此時(shí)，浸油時(shí)間需要得到控制，本試驗(yàn)將時(shí)間控制在了48小時(shí)。浸油后，需要將銅片加入到絕緣紙與油當(dāng)中，通過對(duì)一系列參數(shù)的調(diào)整，將其放置在老化箱中開始熱老化過程，在這一過程完成后，有關(guān)人員需要將相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為測(cè)試結(jié)果的分析最準(zhǔn)備。

2.3 測(cè)試結(jié)果分析

上述測(cè)試完成之后得到，通過對(duì)所得出的數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，變壓器油浸絕緣紙的老化過程會(huì)對(duì)變壓器的一部分性能造成影響，而機(jī)械性能受影響程度最為嚴(yán)重。相對(duì)于而言，與時(shí)頻域介電有關(guān)的介質(zhì)常數(shù)等并沒有發(fā)生明顯的變化，因此可以認(rèn)為，一旦變壓器油紙出現(xiàn)絕緣熱老化的問題，變壓器的機(jī)械性能必定會(huì)受到影響，這對(duì)于其運(yùn)行穩(wěn)定性的保證十分不利，極容易導(dǎo)致故障的產(chǎn)生。

3 變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性研究

3.1 空間電荷電聲脈沖法測(cè)試原理

電聲脈沖（Principal of space）法簡(jiǎn)稱PEA，是測(cè)量變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性的一種主要方法，電聲脈沖法在測(cè)試過程中功能的發(fā)揮需要通過對(duì)聲電傳感器的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)試驗(yàn)樣本的測(cè)試，聲電傳感器會(huì)有效的測(cè)試出聲波的傳播速度以及脈沖幅度等參數(shù)的量，而通過對(duì)參數(shù)的分析，便能夠有效的得出變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性。

3.2 電荷脈沖法測(cè)試過程

電荷脈沖法測(cè)試首先同樣需要準(zhǔn)備好相應(yīng)的材料，在此之后，可以通過以下流程完成整個(gè)測(cè)試過程：

圖2 電荷脈沖法測(cè)量變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性的流程

測(cè)試過程首先需要將新的絕緣油準(zhǔn)備好，并在絕緣油的容器中加入銅片。在此過程中，銅片的大小需要控制在合理的范圍內(nèi)。銅片加入后，需要對(duì)試驗(yàn)的氣壓等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)將其防止在一定環(huán)境下完成加速熱老化，試驗(yàn)樣品的溫度會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次試驗(yàn)將溫度控制在了130攝氏度以下，最終完成了整個(gè)熱老化試驗(yàn)。

3.3 測(cè)試結(jié)果分析

通過對(duì)試驗(yàn)過程中所得出的一系列參數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，隨著絕緣紙老化現(xiàn)象的嚴(yán)重，某些參數(shù)受到了較大的影響，以去極化電量穩(wěn)定值為主，老化現(xiàn)象嚴(yán)重程度的加深很容易導(dǎo)致穩(wěn)定值的增大，由此可見，變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象的出現(xiàn)很容易對(duì)變壓器本身的性能以及運(yùn)行情況造成不良影響，因此，解決老化問題十分必要。

4 結(jié)論

變壓器油紙絕緣熱老化是變壓器油紙老化的一種主要表現(xiàn)，對(duì)通過對(duì)其時(shí)頻域介電和空間電荷特性的研究發(fā)現(xiàn)，在老化的影響下，上述兩種特性均會(huì)出現(xiàn)一定程度的改變，這些改變的存在對(duì)于變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性十分不利，因此，有關(guān)人員在發(fā)現(xiàn)變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象時(shí)，一定要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行解決，以避免更嚴(yán)重的問題的發(fā)生。

[1]郝建.變壓器油紙絕緣熱老化的時(shí)頻域介電和空間電荷特性研究[D].重慶大學(xué),2012.

[2]王艷.脈動(dòng)直流電壓下油紙絕緣電老化特性與雙變量威布爾失效模型研究[D].重慶大學(xué),2014.

[3]陳璧君.紙中水分對(duì)電容型套管油浸絕緣紙熱老化特性的影響研究[D].重慶大學(xué),2015.

[4]廖瑞金,李偉,楊麗君,唐超,郝建,周欣.變壓器油紙絕緣介質(zhì)熱老化過程中的空間電荷特性研究[A].重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì).重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì):,2010:1.

Study on frequency domain dielectric and space charge characteristics of transformer insulation thermal aging

Zhang Mai
（State grid power supply company in Jiangsu Province,Nantong branch maintenance branch，226001)

This paper first analyzes the aging form of transformer oil paper insulation,purpose and then separately from the time-frequency domain dielectric properties and two angles of the article are discussed.

transformer;insulation thermal aging;time domain dielectric;space charge characteristics