变压器绝缘老化检测技术

变压器固体绝缘由于纤维素老化后生成CO和CO2以及糠醛，因此可借助测量, CO和CO2以及糠醛的含量和绝缘纸(板)聚合度等来诊断变压器绝缘老化的缺陷，通过产气速率等模式，判断绝缘老化的程度。

一、利用液相色谱法测量油中糠醛的含量判断绝缘的老化程度

测量油中糠醛浓度(即呋喃甲醛)，这是基于绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。而纤维素大分子是由D—葡萄糖基单体聚合而成。当绝缘纸出现老化，纤维素历经如下化学变化：D—葡萄糖的聚合物由于受热、水解和氧化而解聚，生成D—葡萄糖单糖，而这种单糖又很不稳定，容易水解，最后产生一系列氧环化合物。糠醛是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要的氧环化合物，它溶解在变压器的绝缘油中。当绝缘纸的纤维素受高温、水分、氧气等作用后将裂解，糠醛便成了绝缘纸因降解形成的一种主要特征液体。

(1)判断依据。利用高效液相色谱分析技术测定油中糠醛含量，可发现下列故障情况

1)已知内部存在故障时判断是否涉及固体绝缘;

2)是否存在引起绕组绝缘局部老化的低温过热;

3)判断运行年久设备的绝缘老化程度。

(2)检测糠醛含量的特点。有的研究指出，油中糠醛分析时，还可以结合油中, CO和CO2含量分析以综合诊断其内部是否存在固体绝缘局部过热故障。所以可以作为变压器监督的一种常规试验手段，《规程》建议在以下情况检测油中糠醛含量：

1)油中气体总烃超标或CO、CO2过高;

2)500kV变压器和电抗器及150MVA以上升压变压器投运2-3年后;

3)需了解绝缘老化情况。

(3)判断绝缘纸的老化程度的优点。用高效液相色谱分析仪测出其含量，根据浓度的大小判断绝缘纸的老化程度，并根据糠醛的产生速率可进一步推断其老化速率以及剩余寿命。糠醛分析的优点是：

1)取样方便，用油样量少，一般只需油样十至十几-.。

2)不需变压器停电。

3)取油样不需特别的容器，保存方便。

4)糠醛为高沸点液态产物，不易逸散损失。

5)油老化不产生糠醛。

其缺点是，当对油在进行脱气或再生处理时，如油通过硅胶吸附，则会损失部分糠醛，但损失程度比CO和CO2气体的损失小得多。

(4)检测糠醛含量的要求。根据电力设备预防性试验规程对油中糠醛含量的要求，在必要时应予检测。

1)糠醛含量超过所列数据时，一般为非正常老化，需连续检测，并注意增长率。

变压器油中糖醛含量参考值

运行年限1-5年 5-10年 10-15年 15-20年

糠醛量mg/l 0.1    0.2      0.4         0.75

2)测试值大于4mg/l时，认为老化已比较严重，变压器整体绝缘水平处于寿命晚期。

此时宜测定绝缘纸(板)的聚合度后进行综合判断。也有人认为油中糠醛含量达到1-2mg/l，变压器绝缘已劣化严重;油中糠醛含量达3.5mg/l，变压器绝缘寿命终止。

(5)相关的几个问题。尽管有的变压器虽然运行年久，但其油中糠醛含量并不高，甚至很低。其原因如下：

1)糠醛损失。测试经验证明，变压器油如果经过处理，则会不同程度地降低油中糠醛含量。例如，变压器油经白土处理后，能使油中糠醛含量下降到极低值，甚至测不出来，经过一段较长的运行时间后才能升高到原始值，在作判断时一定要注意这些情况，否则易造成误判断。

2)运行条件。有的变压器绝缘中含水量少、密封情况好、运行温度低;不少变压器投运后经常处于停运或轻载状态，这也是导致变压器油中糠醛含量低的原因。

对变压器油中的糠醛含量高的变压器要引起重视，对糠醛含量低的变压器也不能轻易判定其是否没有老化，要具体情况具体分析。分析时还要认真调查研究变压器的绝缘结构、运行条件、故障及检修情况等。

根据国外的研究报告和电科院对国内近千台设备的测试结果，油中糠醛含量与代表绝缘纸老化的聚合度之间有较好的线性关系。当然，判断绝缘的最终老化，目前还主要是以纸的聚合度测试结果作为主要判据。测定糠醛含量因存在对测试结果的多种影响因素，所以只是一种间接的老化判断方法。但测纸聚合度要在变压器吊心时才能进行。

二、测量绝缘纸的聚合度判断绝缘的老化程度

测量变压器绝缘纸的聚合度是确定变压器老化程度的一种比较可靠的手段，应用历史较久。纸聚合度的大小直接反映了劣化程度，新的油浸纸(板)的聚合度值约为1000，当受到温度、水分、氧化作用后，纤维素降解，大分子发生断裂，使纤维素长度缩短，也即D—葡萄糖单体的个数减少至数百，而纸的聚合度正是代表了纤维分子中D—葡萄糖的单体个数。

根据资料介绍和国内老旧变压器的测试情况，认为聚合度达到250左右，绝缘纸的机械强度已比出厂下降50%以上。运行中变压器测绝缘纸的机械强度，由于对试样尺寸要求较高，不如测聚合度取样容易。测聚合度的试样可取引线上的绝缘纸、垫块、绝缘纸板等数克。对运行时间较长的变压器可尽量利用吊芯检查的机会进行取样。实际上，变压器纸绝缘老化的后果，除致使其电气强度有所下降外，更主要的是机械强度的丧失，在机械力的冲击下，造成损坏而导致电气击穿等严重后果。因此当聚合度值下降到250后，并不意味着会立即发生绝缘事故，但从提高设备运行可靠性的角度考虑，更应避免短路冲击，严重的振动等因素。也应着手安排备品，便于将绝缘已严重老化的变压器能较早的退出运行。