关于变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究

张 迈

（国网江苏省供电公司检修分公司南通运维分部，226001）

关于变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究

张 迈

（国网江苏省供电公司检修分公司南通运维分部，226001）

本文首先分析了变压器油纸绝缘老化形式，进而分别从时频域介电特性以及两个角度对文章的主旨进行了阐述。

变压器；油纸绝缘热老化；时频域介电；空间电荷；特性

0 前言

变压器油纸绝缘热老化现象在电力系统中较为常见，其对变压器性能的不良影响极其严重。对变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性的研究能够使有关人员深入了解上述故障的发生原因以及解决思路，这对于故障的顺利解决以及变压器的稳定运行都能够起到重要的推动作用。

1 变压器油纸绝缘老化形式

在长期使用过程中，变压器油纸绝缘老化的问题十分容易出现，一般情况下，上述老化现象主要体现在变压器油老化以及油浸纸绝缘老化两方面，不同老化问题的表现形式存在差别。

1.1 变压器油老化

矿物油一般为变压器主要使用的油的类型，根据变压器油的特点及其化学特性，在长期的使用过程中很容易出现氧化的问题，进而导致油本身的性质出现一系列的变化，这是导致变压器油老化问题发生的主要原因。

1.2 油浸绝缘纸老化

A级硫酸盐木浆纸是变压器油纸的主要类型，根据油纸的特性，在不断的浸油过程中，很容易出现老化的问题，主要体现在热老化、机械老化以及电老化等不同方面。所谓的热老化主要指的是油纸中的部分材料在长期使用过程中出现的热降解的现象所导致的老化问题，其对于变压器性能的不良影响极其严重。

2 变压器油纸绝缘热老化的时频域介电特性研究

2.1 时频域介电谱测试原理

受外加电场的影响，介质的介电常数往往会出现一定的变化，这一常数的变化往往会引起电流以及电压的改变，在上述环境下，电容量、电荷以及电流等多方面因素之间的关系会以新的形式存在，同时，变压器运行过程中的损耗也就会有所变化。

2.2 时频域介电谱测试过程

时频域介电谱测试过程需要在油纸绝缘加速热老化试验的基础上实现，油纸绝缘加速热老化试验流程如下：

图1 油纸绝缘加速热老化试验流程

通过上述流程可以看出，在时频域介电测试中，首先需要将矿物油进行加热，同时准备好油纸的样品，将样本的下系列参数控制在一定范围内，以为测试的完成提供条件。在上述准备工作完成之后，需要正式开始浸油过程，此时，浸油时间需要得到控制，本试验将时间控制在了48小时。浸油后，需要将铜片加入到绝缘纸与油当中，通过对一系列参数的调整，将其放置在老化箱中开始热老化过程，在这一过程完成后，有关人员需要将相应的数据进行记录，为测试结果的分析最准备。

2.3 测试结果分析

上述测试完成之后得到，通过对所得出的数据的分析发现，变压器油浸绝缘纸的老化过程会对变压器的一部分性能造成影响，而机械性能受影响程度最为严重。相对于而言，与时频域介电有关的介质常数等并没有发生明显的变化，因此可以认为，一旦变压器油纸出现绝缘热老化的问题，变压器的机械性能必定会受到影响，这对于其运行稳定性的保证十分不利，极容易导致故障的产生。

3 变压器油纸绝缘热老化的空间电荷特性研究

3.1 空间电荷电声脉冲法测试原理

电声脉冲（Principal of space）法简称PEA，是测量变压器油纸绝缘热老化的空间电荷特性的一种主要方法，电声脉冲法在测试过程中功能的发挥需要通过对声电传感器的应用来实现，通过对试验样本的测试，声电传感器会有效的测试出声波的传播速度以及脉冲幅度等参数的量，而通过对参数的分析，便能够有效的得出变压器油纸绝缘热老化的空间电荷特性。

3.2 电荷脉冲法测试过程

电荷脉冲法测试首先同样需要准备好相应的材料，在此之后，可以通过以下流程完成整个测试过程：

图2 电荷脉冲法测量变压器油纸绝缘热老化的空间电荷特性的流程

测试过程首先需要将新的绝缘油准备好，并在绝缘油的容器中加入铜片。在此过程中，铜片的大小需要控制在合理的范围内。铜片加入后，需要对试验的气压等参数进行调整，同时将其防止在一定环境下完成加速热老化，试验样品的温度会影响试验结果的准确性，本次试验将温度控制在了130摄氏度以下，最终完成了整个热老化试验。

3.3 测试结果分析

通过对试验过程中所得出的一系列参数的分析发现，随着绝缘纸老化现象的严重，某些参数受到了较大的影响，以去极化电量稳定值为主，老化现象严重程度的加深很容易导致稳定值的增大，由此可见，变压器油纸绝缘热老化现象的出现很容易对变压器本身的性能以及运行情况造成不良影响，因此，解决老化问题十分必要。

4 结论

变压器油纸绝缘热老化是变压器油纸老化的一种主要表现，对通过对其时频域介电和空间电荷特性的研究发现，在老化的影响下，上述两种特性均会出现一定程度的改变，这些改变的存在对于变压器运行的稳定性十分不利，因此，有关人员在发现变压器油纸绝缘热老化现象时，一定要及时对其进行解决，以避免更严重的问题的发生。

[1]郝建.变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究[D].重庆大学,2012.

[2]王艳.脉动直流电压下油纸绝缘电老化特性与双变量威布尔失效模型研究[D].重庆大学,2014.

[3]陈璧君.纸中水分对电容型套管油浸绝缘纸热老化特性的影响研究[D].重庆大学,2015.

[4]廖瑞金,李伟,杨丽君,唐超,郝建,周欣.变压器油纸绝缘介质热老化过程中的空间电荷特性研究[A].重庆市电机工程学会.重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C].重庆市电机工程学会:,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