浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

胡章勇 国网山东省电力公司鄄城县供电公司

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

胡章勇 国网山东省电力公司鄄城县供电公司

在整个电力系统中，变压器发挥着重要的作用，因此必须要提高变压器运行的稳定性。但在变压器运行过程中比较容易出现油纸绝缘老化的现象，影响其运行的效率。鉴于此，进行有关变压器油纸绝缘老化影响因素的研究十分必要。

变压器；油纸；绝缘

前言

现代社会的发展离不开电能的支持，而社会的发展又促进了电力行业的发展。在这种情况下，电力行业成为影响我国国民经济发展的重要产业之一。近些年来，我国电力行业发展的速度比较快，电网建设的规模也在逐渐增大，为人们的生活提供了便利条件。但与此同时，人们对电力系统的依赖性变得越来越大。一旦电力系统在运行过程中出现问题，不仅会严重影响到人们的正常生活，同时还将造成不可挽回的损失。在这种情况下，必须要确保电力系统运行的稳定性。电力系统是由众多元件、设备组成的，影响其运行稳定性的因素也是比较多的。变压器是整个电力系统中的核心设备，其运行的状态将会直接影响到电力系统的工作情况。但就目前的调查情况来看，我国大多数的变压器使用时间都已经超过了二十年，油纸绝缘老化的现象是比较严重的。在这种情况下，变压器在运行过程中出现故障的可能性是非常大的[1]。鉴于此，为了确保电力系统运行的稳定性，必须要对变压器油纸绝缘老化的影响因素进行分析和研究，合理控制变压器油纸绝缘老化现象。

1.变压器油纸绝缘老化的机理分析

变压器油纸绝缘老化可以分成两种类型，一种是变压器油绝缘的老化，另一种是绝缘纸的老化[2]。下面将具体分析一下其绝缘老化的机理。

首先，分析变压器油绝缘老化的机理。变压器油是一种混合物，其中含有各种类型的碳氢化合物。在正常情况下，这些碳氢化合物是不会进行热分解反应的。但如果变压器内部的环境条件发生了变化，例如温度变化、氧气增加等，则变压器油是会进行热分解反应的。在热分解反应的过程中，会生产多种物质，其中既包括氧化物，也保护酸性化合物。同时还会产生一氧化碳、二氧化碳、氢气、低分子烃类气体等。而且，随着时间的不断增加，产生的物质也会发生一些变化，会出现一些固体颗粒等。

其次，分析绝缘纸老化的机理。在绝缘纸中纤维素的含量是非常高的，纤维素一旦出现变化则会直接影响到绝缘纸的性质。纤维素是一种有机物，其中主要包括两种物质，一种是糖，另一种单糖。在绝缘纸老化的过程中，纤维素会发生降解反应。但在不同影响因素的作用下，纤维素发生的反应是不同的。第一种是水解。纤维素中的配糖键会受到水的影响，从而出现断裂的现象，进而影响到纤维素的聚合度。如果绝缘纸中含有大量的水，则会大大促进纤维素水解的速度。如果绝缘纸中还含有酸，则会加快纤维素水解的速度；第二种是热解。如果变压器中的温度超过了200℃，则纤维素会在氧化物的作用下发生反应，产生一氧化碳、二氧化碳等物质。而热解反应的速度则和温度有直接的关系；第三种是氧化降解。如果变压器中氧气的含量比较高，则会使得纤维素发生氧化反应，生产醛类物质、水分、一氧化碳等。而且，在氧化降解的过程中还会伴有水解反应，从而使得绝缘纸老化的速度加快。

2.变压器油纸绝缘老化的影响因素

在变压器运行的过程中，绝缘系统发挥了重要的作用，是变压器能够正常运行的保障。变压器的绝缘系统其实就是由各种绝缘材料组成的。其实，可以将变压器的绝缘系统分成两种类型，一种是主绝缘，主要是由绝缘纸带、油道等组成的。另一种是纵绝缘，主要包括绝缘纸带、垫片等等。无论是哪一种绝缘结构，其中必不可少的绝缘材料就是油和纸。而油纸的绝缘性能也将会直接影响到变压器的运行状态，甚至会影响到变压器的使用寿命。但在变压器实际工作的过程中，油纸绝缘会受到多方面因素的影响，从而出现老化的现象。一旦变压器油纸绝缘老化现象出现以后，变压器的绝缘性将会大大降低，各种安全事故发生的概率将会大大增加。鉴于此，必须要对变压器油纸绝缘的老化状态进行评价，预估变压器的运行情况和使用寿命。在对变压器油纸绝缘老化状态进行评估的过程中，必须要先对影响变压器油纸绝缘老化的因素进行分析。油纸绝缘老化的影响因素有很多，包括温度、水分等等，下面将对此进行详细地介绍。

第一，是温度。在变压器运行的过程中，油纸绝缘老化现象的发生和温度变化有着密切的关系。油纸绝缘老化是化学反应的结果。在整个反应的过程中温度产生的影响是比较大的。当温度升高时，反应的速度也会变快，进而加快油纸绝缘老化。此外，在热老化的过程中，绝缘纸自身的性能也会发生一定的变化。绝缘纸含有大量的纤维素，制作绝缘纸的原材料中含有的纤维素含量大约在55%左右，而成品绝缘纸中含有的纤维素含量更高，大约在85%左右[3]。纤维素抵御老化的能力是比较弱的，在这种情况下绝缘纸比较容易脱落，进而影响油道的畅通性，使得温度不断升高，增大油纸绝缘老化的速度；

第二，是水分。正如上文所述，绝缘纸中含有大量的纤维素，而纤维素自身具有较强的吸水能力，可以将各个部分中存在的水分吸收集中起来，使其参与老化反应，促进绝缘老化现象的发生。此外，在油纸绝缘老化反应的过程中还会产生水。和油、纸相比，水的介电常数是比较大的。如果变压器在运行的过程中出现负荷突变的情况，水则可以成为负荷传输的通道，增大安全事故发生的可能性。而且，在有水分存在的环境中，漏电事故发生的可能性也是比较大的，这会增加变压器运行的温度，从而使得油纸绝缘老化现象变得更加严重；

第三，是电场。在变压器运行的过程中，因电场作用导致的绝缘老化是一种比较常见的现象。在电场的作用下，油纸绝缘会出现放电的现象，这会对油纸绝缘自身产生较大的影响，增加其老化的速度。此外，在电场的作用下，油降解的速度也会加快，并会产生一定的物质，这些物质中有一部分是酸性的，会对油纸绝缘产生一定的影响。在电场作用下，油纸绝缘会发生一系列比较复杂的反应，但目前学术界还没有给出统一的答案，因此也不能确定具体的反应类型和反应过程；

第四，是氧气。经过大量的试验后发现，在油纸绝缘老化的过程中氧气发挥了重要的促进作用，大大提高了油纸绝缘老化的速度。有人进行过试验，如果对变压器中的氧气进行限制，可以使得油纸绝缘老化的速度降低数倍。此外，在试验的过程中人们还发现，变压器中含有一定量的铜离子可以降低氧气的含量，使得油纸绝缘老化的速度变得缓慢；

第五，是酸。油纸绝缘老化的过程中会发生一系列的反应，从而产生一些物质。在这些物质里有酸性物质。酸性物质可以分成两种，一种是高分子量酸，该种物质可以和油融合在一起。另一种是低分子量酸，该种物质可以和纤维素发生反应，从而加速绝缘纸中的纤维素的水解速度。此外，在油纸绝缘老化的过程中，酸性物质还会和水分进行协同作用，从而加快油纸绝缘老化的速度；

第六，是机械力。在变压器工作的过程中不可避免地会受到机械力的作用，包括机械振动、冲击等等。在机械力的作用下，绝缘纸中含有的纤维素会断裂，从而影响到绝缘纸的聚合度。

除了上述介绍的几种影响因素以外，对变压器油纸绝缘老化会产生影响的因素还包括光、酶、微生物等。目前来说，关于这些影响因素的研究还是比较少的，但它们对变压器油纸绝缘老化的影响是不可以忽视的。因此，必须要加强对这些影响因素的研究。

3.总结

总之，变压器油纸绝缘老化是影响变压器运行稳定性和使用寿命的主要原因之一。为了确保变压器运行的稳定性，延长变压器使用寿命，必须要加强对变压器油纸绝缘老化影响因素的研究，提前判断变压器的运行情况，避免出现较为严重的事故。

[1]廖瑞金,杨丽君,郑含博,汪可,马志钦.电力变压器油纸绝缘热老化研究综述[J].电工技术学报,2012,05:1-12.

[2]陶凤源,张东,董新胜,王世荣. 极化谱法在变压器油纸绝缘状态检测中的影响因素分析[J]. 工矿自动化,2014,10:33-36.

[3]柳岩,张吉刚. 变压器油纸绝缘系统老化的影响因素[J]. 民营科技,2015,07:21.