變壓器絕緣材料老化判斷的方法探討

孟麗坤

摘 要：變壓器絕緣材料主要用途是對通電導體之間進行絕緣隔離。在變壓器中，絕緣材料不僅僅起到絕緣的作用，還起到散熱、固定、保護、防潮等作用，是變壓器的重要組成部分。如今大型變壓器通常選擇油紙作為絕緣材料，油紙的主要成分有紙板、絕緣紙和絕緣油，油紙的構成比較簡單。絕緣材料的使用程度標志著變壓器的使用壽命，該文探討了造成變壓器絕緣材料老化的原因，詳細介紹了絕緣材料在老化分解過程中產氣（CO、CO2）及糠醛的現象，并且主要探討了應用測量氣體、糠醛含量的具體方法來檢測變壓器絕緣材料的老化程度。

關鍵詞：變壓器絕緣材料 絕緣材料老化 判斷方法

中圖分類號：TM404 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0107-02

變壓器絕緣材料主要用途是對通電導體之間進行絕緣隔離。在變壓器中，絕緣材料不僅僅起到絕緣的作用，還起到散熱、固定、保護、防潮等作用，是變壓器的重要組成部分。如今大型變壓器通常選擇油紙作為絕緣材料，油紙的主要成分有紙板、絕緣紙和絕緣油，油紙的構成比較簡單。但當變壓器的故障關乎到固體絕緣材料時，應引起高度的重視，因為固體絕緣故障可能會造成變壓器設備的損壞、局部放電等事故。絕緣材料的使用程度標志著變壓器的使用壽命，所以，判斷絕緣材料老化程度的方法至關重要。

1 造成絕緣老化的原因

變壓器絕緣材料的使用環境復雜，絕緣材料的使用壽命受很多因素的影響（溫度、濕度、電場），所以絕緣材料相比于其他材料更容易老化、破損。除去環境對絕緣材料的影響，絕緣材料自身的結構、特征、工藝技術等條件對老化速度也會有不同程度的影響。而且，絕緣材料不光會在電的作用下發生老化，還會因為還會因為受潮而加速老化。總而言之，造成絕緣材料老化的原因主要包括電作用、機械力作用以及環境濕度的影響。

2 絕緣材料老化分解的產氣現象分析

大部分固體絕緣材料在老化分解的時候會產生氣體，不妨以分析氣體產生原因為基礎，對變壓器油中氣體含量的檢測來判斷絕緣材料的老化程度。

通過對固體材料成分的研究得知，固體絕緣材料中含有大量的較弱的C-O鍵和無水右旋糖環，這兩種化學鍵的熱穩定性相比于變壓器中的碳氫鍵要不穩定一些，并且還會在比較低的溫度下進行重新排列、化合。在電、熱、濕度以及氧氣的催化作用下，分子中的聚合物會出現氧化分解，分子中含有的共價鍵（C-O、C-H、C-C）均被破壞，形成大量的CO、CO2氣體和少量的水以及糠醛。這是發生在變壓器中的緩慢化學反應，受溫度的影響較大，如果聚合物在開始分解的時候周圍有效溫度達到105 ℃，不僅生成水和氣體（CO、CO2），變壓器油也會被氧化，這說明氣體的生成不僅受溫度的影響，還可以根據絕緣紙的濕度來簡單判斷絕緣材料的老化程度。

3 絕緣材料老化的判斷試驗

3.1 CO、CO2的含量檢測

檢測CO、CO2含量最好的方法就是運用氣相色譜法，具體的檢測方法為：取40～60ml變壓器油，將其裝入注射器中密封。在50℃的溫度下進行震蕩，使溶解在油中的氣體脫出，當油中的氣、液達到平衡時停止震蕩。通過對氣體中目標氣體的濃度測定，并嚴格按照氣相色譜檢測流程的規定、分配定律以及物料平衡的原理[1]計算出溶解在油中的CO、CO2濃度。

氣相色譜法檢測的過程如圖1所示。

3.2 糠醛的含量檢測

與檢測CO、CO2含量的方法相類似，糠醛的含量檢測運用液相色譜檢測法。檢測用器件可選擇可見波長掃描紫外檢測器[2]。相關數據分析為：以甲醇與水的混合液（6：4）作為流動相，將體積流量控制在1.0 ml/min左右，檢測波長為275 nm；進樣量具體為10 ml[3]。糠醛的液相色譜檢測過程如圖2所示。

4 判斷變壓器絕緣材料老化存在的問題

4.1 運用對CO、CO2含量的檢測方法

變壓器絕緣材料老化的主要特征體現在絕緣材料的分子在氧氣、水分、溫度等因endprint