浅谈绝缘油质劣化的原因

梁亚平（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎　811999）



浅谈绝缘油质劣化的原因

梁亚平
（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎811999）

摘要：由于绝缘油在变压器中的普遍使用，绝缘油品质的好坏对变压器的影响越来越重要，为了变压器的安全运行及合理回收、处理、利用资源（绝缘油），现对关于引起绝缘油油质进行劣化的基本因素、产生的分解物及最后油泥所造成的后果进行浅谈及分析。

关键词：劣化；基本因素；催化剂；加速剂；分解物；油泥

1前言

今天已有成千上万的变压器均装满了绝缘油在运行，这些变压器中的绝缘油主要作用是：

1）维持变压器绝缘系统的绝缘强度；

2）提供有效的冷却；

3）保护变压器铁芯和线圈组件免遭化学侵蚀；

4）防止在变压器内生成油泥。

然而，当变压器中的绝缘油的性质发生了相当大的变化以后，油就不能再起到上述作用了，这时就说明油已劣化，装有这种劣质油的变压器再继续运行下去就会使变压器的寿命显著降低。

1.1绝缘油劣化的起因

即使在一台新生产安装好的变压器中“新”油也是不存在的，一旦油装入设备中，投运以前，油的劣化和污染化已经开始了，这里的劣化仅仅指油氧化的结果，污染指当油中含有水份和其它外来物质，而不是油氧化的产物时，就认为油是受到了污染。

1.2绝缘油劣化总的化学反映

通过很多资料显示（且已证实）：当氧与不稳定的烃类杂质在变压器内部并在其它材料催化的影响下，油的氧化就开始了。它严重地加速了油泥产生。当绝缘油经化验证实不能再使用时，可以发现这种油中存在的烃类至少有80%，仍保持未变，若能将氧化物完全清除后，它仍能继续使用。正确的说是油的氧化实际上是油中杂质的氧化，而不是烃类的氧化，纯净的烃类在正常条件下是不容易氧化的。

2绝缘油劣化的基本因素

2.1氧

氧来源于变压器里面的空气，即使用真空注油法也不能把所有的氧清除干净，即使是在密封的变压器里，仍然有容积为0.25%的氧存在，由于氧的溶解度高于氮（16%：7%），氧在油中溶解的空气中占有高比率，让我们来看一下氧在油中与在空气中含量的对比：

气体在空气中（大气）气体在油中

N2=79%N2=71%

O2=20%O2=28%

其它气体=1%其它气体=1%

可以看出，变压器油对氧有特殊的亲和力，尤其是纤维素通过热而降解，也是氧的提供源之一。在油的整个使用寿命期内，氧化速度是逐渐增大的，另外催化剂和加速剂对变压器也有不利的影响。

2.2催化剂

（1）水份

对油的寿命有影响的第二种因素是水份（催化剂），它能加速油的降解速度，而在这一过程中其本身是不发生消耗的主要物质。

水份可以通过泄露从外部以冷凝方式进入绝缘油中，或在其内部由氧化作用的化学过程而产生，水份是油氧化作用的主要催化剂。所有形态的水都含

（2）铜和氧

如前所述表明了劣化过程的开始阶段，这是一个长期的过程，铜（线圈）和铁芯也起了催化作用。

2.3加速剂

有些次要因素也会增加油的氧化速度，这些被称之为加速剂，由下列因素构成：热、震动（由于50 Hz电源引起的机械振动）、冲击负荷、电压波动、高电压。

（1）热

热成像大多数的化学反应，热是一种主要的加速剂，氧与油的化合所需的时间取决于变压器的工作温度。例如：在75℃时大约需要5 d，油就能与氧化合，反之在50℃就要几个月。

（2）震动与冲击

电动机械的震动和电气或机械的突然冲击也能使反应加速。

（3）电压

纤维素绝缘在较高工作电压（尤其是超高压设备）下对油的氧化作用有什么影响尚不清楚，在变压器的设计中因为受到容量和尺寸的限制，使油的通路狭窄，而电应力（以kV/cm表示）则增加了（见表1）。

表1变压器油在电应力下的氧化安定度

表1中表明，甚至在低电压应力下（49 kV/cm）氧化速度也能加速。在电应力下可观察到油的其它现象为：

a、沉淀中可见粒子更大；

b、杂质沉淀聚集在强度最大区域；

c、深沉并不均匀，而是形成分离的细长条，同时按电应力线方向排列。

因而电应力越大（电场越强），越妨碍热传导，使绝缘纤维的机械强度丧失，加速老化对变压器绝缘形成导电的“桥”，导致绝缘电阻降低，也加速生成了更多的水。所以每种因素都是氧化过程的一个构成部分，直到“滚雪球”的后果发生为止。

3绝缘油劣化的分解物

很多人认为油劣化过程的主要阶段的生成是有过氧化物，酸类、醇类、酮类和油泥。

绝缘油早期劣化阶段：

油中一旦生成了过氧化物，这种不稳定的化合物就开始了链反应，纤维素（纸、棉等）很容易与过氧化物反应，生成氧化纤维素，这种化合物机械强度差，造成绝缘材料脆化，这种脆化绝不超过电压波所产生的冲击。

4绝缘油劣化的最后可见物阶段（油泥）

油劣化过程的终极阶段是生成油泥，有可见物就标志着氧化过程已经进行了很长的一段时间了，油泥是一种树脂状，其部分是导电的物质，能适度的溶于油中，当酸侵蚀铁、铜、青漆、油漆等物体时，就产生了油泥，同时这些物质进入溶液并与之结合，这种油泥最终会从溶液中沉淀出来生成一种稠的沥青状的物质，附在绝缘材料上、变压器壳的边壁上，沉积在通风道、冷却散热片等地方。

油泥的产生会造成非常严重的后果，其中之一是这种分解物在变压器的内表壁上沉积之前，就已经在绝缘材料上形成了堆积，它一旦在绝缘材料上形成堆积、沉淀，就会对纤维素立即起作用，导致绝缘收缩，这种收缩使变压器丧失吸收冲击负荷的能力。所以，变压器线圈在负荷下的移动会造成其过早损坏，此外，在铁芯和绕组上，如沉积了3～6 mm厚的油泥时将会使变压器的工作温度升高10～15℃，这就造成变压器降低运行中的额定出力。当油已严重劣化后，在油中的大约2 870种烃类也只有极少数与氧化合了。若能清除了油中的氧化产物，油仍能按其原来的用途可以使用。

参考文献：

［1］美国变压器维护协会编著.变压器维护指南［M］.1981.

［2］武汉市泛科电力设备研究所.充油电气设备故障非电量诊断技术资料汇编［Z］.

中图分类号：TM855

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）06-0060-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.021

收稿日期：2016-01-04

作者简介：梁亚平（1975-），男，助理工程师，从事电站水轮机检修工作。有额外的氧。