關于變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性研究

張 邁

（國網江蘇省供電公司檢修分公司南通運維分部，226001）

關于變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性研究

張 邁

（國網江蘇省供電公司檢修分公司南通運維分部，226001）

本文首先分析了變壓器油紙絕緣老化形式，進而分別從時頻域介電特性以及兩個角度對文章的主旨進行了闡述。

變壓器；油紙絕緣熱老化；時頻域介電；空間電荷；特性

0 前言

變壓器油紙絕緣熱老化現象在電力系統中較為常見，其對變壓器性能的不良影響極其嚴重。對變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性的研究能夠使有關人員深入了解上述故障的發生原因以及解決思路，這對于故障的順利解決以及變壓器的穩定運行都能夠起到重要的推動作用。

1 變壓器油紙絕緣老化形式

在長期使用過程中，變壓器油紙絕緣老化的問題十分容易出現，一般情況下，上述老化現象主要體現在變壓器油老化以及油浸紙絕緣老化兩方面，不同老化問題的表現形式存在差別。

1.1 變壓器油老化

礦物油一般為變壓器主要使用的油的類型，根據變壓器油的特點及其化學特性，在長期的使用過程中很容易出現氧化的問題，進而導致油本身的性質出現一系列的變化，這是導致變壓器油老化問題發生的主要原因。

1.2 油浸絕緣紙老化

A級硫酸鹽木漿紙是變壓器油紙的主要類型，根據油紙的特性，在不斷的浸油過程中，很容易出現老化的問題，主要體現在熱老化、機械老化以及電老化等不同方面。所謂的熱老化主要指的是油紙中的部分材料在長期使用過程中出現的熱降解的現象所導致的老化問題，其對于變壓器性能的不良影響極其嚴重。

2 變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電特性研究

2.1 時頻域介電譜測試原理

受外加電場的影響，介質的介電常數往往會出現一定的變化，這一常數的變化往往會引起電流以及電壓的改變，在上述環境下，電容量、電荷以及電流等多方面因素之間的關系會以新的形式存在，同時，變壓器運行過程中的損耗也就會有所變化。

2.2 時頻域介電譜測試過程

時頻域介電譜測試過程需要在油紙絕緣加速熱老化試驗的基礎上實現，油紙絕緣加速熱老化試驗流程如下：

圖1 油紙絕緣加速熱老化試驗流程

通過上述流程可以看出，在時頻域介電測試中，首先需要將礦物油進行加熱，同時準備好油紙的樣品，將樣本的下系列參數控制在一定范圍內，以為測試的完成提供條件。在上述準備工作完成之后，需要正式開始浸油過程，此時，浸油時間需要得到控制，本試驗將時間控制在了48小時。浸油后，需要將銅片加入到絕緣紙與油當中，通過對一系列參數的調整，將其放置在老化箱中開始熱老化過程，在這一過程完成后，有關人員需要將相應的數據進行記錄，為測試結果的分析最準備。

2.3 測試結果分析

上述測試完成之后得到，通過對所得出的數據的分析發現，變壓器油浸絕緣紙的老化過程會對變壓器的一部分性能造成影響，而機械性能受影響程度最為嚴重。相對于而言，與時頻域介電有關的介質常數等并沒有發生明顯的變化，因此可以認為，一旦變壓器油紙出現絕緣熱老化的問題，變壓器的機械性能必定會受到影響，這對于其運行穩定性的保證十分不利，極容易導致故障的產生。

3 變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性研究

3.1 空間電荷電聲脈沖法測試原理

電聲脈沖（Principal of space）法簡稱PEA，是測量變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性的一種主要方法，電聲脈沖法在測試過程中功能的發揮需要通過對聲電傳感器的應用來實現，通過對試驗樣本的測試，聲電傳感器會有效的測試出聲波的傳播速度以及脈沖幅度等參數的量，而通過對參數的分析，便能夠有效的得出變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性。

3.2 電荷脈沖法測試過程

電荷脈沖法測試首先同樣需要準備好相應的材料，在此之后，可以通過以下流程完成整個測試過程：

圖2 電荷脈沖法測量變壓器油紙絕緣熱老化的空間電荷特性的流程

測試過程首先需要將新的絕緣油準備好，并在絕緣油的容器中加入銅片。在此過程中，銅片的大小需要控制在合理的范圍內。銅片加入后，需要對試驗的氣壓等參數進行調整，同時將其防止在一定環境下完成加速熱老化，試驗樣品的溫度會影響試驗結果的準確性，本次試驗將溫度控制在了130攝氏度以下，最終完成了整個熱老化試驗。

3.3 測試結果分析

通過對試驗過程中所得出的一系列參數的分析發現，隨著絕緣紙老化現象的嚴重，某些參數受到了較大的影響，以去極化電量穩定值為主，老化現象嚴重程度的加深很容易導致穩定值的增大，由此可見，變壓器油紙絕緣熱老化現象的出現很容易對變壓器本身的性能以及運行情況造成不良影響，因此，解決老化問題十分必要。

4 結論

變壓器油紙絕緣熱老化是變壓器油紙老化的一種主要表現，對通過對其時頻域介電和空間電荷特性的研究發現，在老化的影響下，上述兩種特性均會出現一定程度的改變，這些改變的存在對于變壓器運行的穩定性十分不利，因此，有關人員在發現變壓器油紙絕緣熱老化現象時，一定要及時對其進行解決，以避免更嚴重的問題的發生。

[1]郝建.變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性研究[D].重慶大學,2012.

[2]王艷.脈動直流電壓下油紙絕緣電老化特性與雙變量威布爾失效模型研究[D].重慶大學,2014.

[3]陳璧君.紙中水分對電容型套管油浸絕緣紙熱老化特性的影響研究[D].重慶大學,2015.

[4]廖瑞金,李偉,楊麗君,唐超,郝建,周欣.變壓器油紙絕緣介質熱老化過程中的空間電荷特性研究[A].重慶市電機工程學會.重慶市電機工程學會2010年學術會議論文集[C].重慶市電機工程學會:,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