变压器绝缘老化对寿命的影响

张庆伟

摘 要：简要叙述了变压器绝缘老化的影响，以及三种变压器检测方法，提出了对变压器寿命评估的有效手段。

关键词：电力变压器 绝缘材料 老化 检测

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0105-01

变压器作为电力系统中的重要设备，保障它的安全运行，提高它的经济效益，一直以来是国内外变压器生产厂家、研究机构、大专院校、电力用户都在努力研究的方向。能够在线监测出变压器的运行状态、内部温度变化、绝缘材料变化对变压器的安全运行会起到根本性的作用。

多年来国内外陆续研究出了高性能液相色谱检测（HPLC）、绝缘材料聚合度（DP）的检测、介质损耗因数的检测等几个具有代表性的在线监测方法，通过相应的检测手段来判断变压器的具体运行情况，来做出合理、得出准确的结论，既不使还能够安全运行的变压器退出运行，避免造成经济上的损失，也能够使有故障的变压器得到合理的解决，避免造成重大安全事故，给国家和社会带来不必要的危害。

1 绝缘材料老化的几种分析方法

通常说的油浸式变压器绝缘老化是指变压器油老化和固体绝缘材料老化。可以通过真空滤油、更换新油的方法来解决变压器油老化问题，固体绝缘老化就很那检测和处理，所以影响变压器寿命的主要因素是固体绝缘的老化程度。变压器固体绝缘由纤维材料（包括纸板、层压木等固体绝缘材料）构成，现在随着科技的发展，能够进行在线变压器的内部监测，可以根据在线监测结果，分析得出变压器的绝缘老化程度。现在比较常用的有以下三个监测方法：一是高性能液相色谱分析（HPLC）用于分析固体绝缘的老化；二是绝缘纸聚合度（DP）检测固体绝缘的分解成分；三是对介质损耗因数tanδ的分析，可分析出固体绝缘的老化程度和是否有裂解的可能。通过上面三种在线监测手段，极大地提高了变压器绝缘材料老化判断的准确度，对变压器运行状态及寿命能够给出合理正确的结论，得到了广大用户的广泛认可，现在已经越来越多的应用在电网及电厂等项目中。

1.1 高性能液相色谱分析（HPLC）

高性能液相色谱分析技术主要是检测变压器油中溶解的糠醛（C5H5O2）含量（Furan），根据糠醛含量的多少来判断变压器固体绝缘的老化状态程度，它是目前国际上最有效、应有范围较广的变压器绝缘老化在线检测手段之一。

由于糠醛是绝缘材料在热老化过程中分解产生的特殊产物，所以它的含量多少成为判断变压器绝缘材料老化程度的有力依据，从目前来看它的应用范围很广。根据试验证明，如果变压器油中糠醛含量达到0.5 mg/L时，变压器的整体绝缘老化程度处于正常水平；当变压器油中糠醛含量达到1～2 mg/L时，说明变压器的绝缘材料现象严重老化现象，变压器需要停止运行，进行检修或其他处理；当变压器油中糠醛含量达到或超过4 mg/L时，说明本台变压器已经报废，应立即退出运行，继续运行会发生各种事故，造成不必要的损失。

1.2 绝缘纸聚合度（DP）的检测

对变压器绝缘材料聚合度的检测是绝缘材料老化程度最有效、准确、可靠的手段之一，具体的方法是：先对变压器绝缘材料进行取样，将绝缘材料中的残油、异物及其它填充剂清理干净，然后进行粉碎、消化，将其溶解在乙酸乙脂溶剂中，利用乌别洛得粘度计测定纸溶液的粘度，根据检测结果求得绝缘材料的聚合度。

由于变压器绝缘材料聚合度与绝缘老化时间成反比，老化程度越大聚合度越低，绝缘材料的韧性和强度也随之降低。所以，变压器绝缘材料老化程度的检测标准一般认为：当平均聚合度下降到500时，认为变压器整体绝缘老化程度处于正常水平；当平均聚合度下降到250时，认为变压器绝缘材料老化程度十分严重，需要进行变压器的检修，更换部分或者全部绝缘材料；当平均聚合度下降到150时，说明绝缘材料的机械强度几乎为零，整台变压器已经达到报废的程度，需要更换变压器。对变压器来说，绝缘材料的取样部位不同，其检测聚合度的数值也不同，正是由于聚合度有一定的分散性，所以要求取样时要在变压器上、下部多个点分别取样，以获得平均聚合度，或者要求在具有代表性部位进行取样，取样数要统一，以具有对比性、同比性，保证测量结果能够更接近实际，能够得出一个接近的结论，减少误判。

1.3 介质损耗因数的分析

变压器在线检测介质损耗因数是目前使用较多、对判断绝缘老化状况非常有效的手段之一。目前来看国内一般使用在工作电压下测量绝缘材料的介质损耗因数值，采用电桥法，以配套的标准电容分压器。

因为介质损耗因数的试验灵敏度很高，通过测量介质损耗因数值，可以反映出绝缘材料的老化程度问题，可以通过试验数值来判别绝缘材料的老化程度状况，根据试验证明介质损耗因数值是判断变压器绝缘材料老化的主要手段之一，但要特别强调的是最好与变压器历年的介质损耗因数值相比较，并与处于相同运行条件下同类型变压器相比较，然后根据以往经验来判断变压器绝缘材料老化的程度，这样经过对比后分析得出的结论能够更真实一些，否则根据某一次试验结果分析的结论，没有可比性、同比性，不一定准确，根据以往试验得出一般参照3次以上的试验结果，综合对比得出的结果更准确。

2 变压器的寿命评估

目前国内没有一套正规的检测手段，能够检测出运行时间为20年以上的大型电力变压器的运行寿命，一直以来，大部分厂家和研究人员都是采用根据变压器绝缘材料的“绝缘寿命”来预测评估变压器的运行寿命。然而实际上，“绝缘寿命”显然不等于变压器的“铭牌寿命”，对于变压器寿命的预测评估，一般同时采用多种检测手段，根据大量试验数据和相关运行信息，再由相关专家进行综合评估，最后得出变压器的剩余使用寿命。

先进的变压器寿命预测评估是需要建立在可靠性的基础上，这种方法不是要求预测变压器发生故障的具体时间，而是判断变压器发生故障可能性的增加，以及变压器可靠性的降低，当变压器可靠性下降到一定值时，就认为变压器必须停止运行，立即进行检修或更换，坚决不允许带病运行。所以检测变压器绝缘材料的老化程度，就是变压器可靠性的检测，根据试验结果来预测、推算变压器剩余使用寿命，实际上它是一种概率统计的应用技术，同时也是一种被证明很有价值的应有技术，通过它使技术人员和操作人员对运行20年以上变压器的管理作出更准确的判断，减少因为误判而造成重大事故和经济损失。

3 结语

由于变压器在电力系统中的重要性，建议对于长期运行的变压器，每隔5年要进行一次检修、10年进行一次大修，对于负载大、任务重的变压器，要及时研究在线检测结果，出现异常后要及时汇报，避免出现重大的变压器事故。可见对变压器绝缘老化的在线监测是很有必要的，保证变压器的安全运行对于电力系统有着重要的意义。

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