任遠(yuǎn)

摘 要：變壓器在電力行業(yè)中占據(jù)著較為重要的位置，加強對變壓器故障的診斷，尤其是變壓器絕緣老化的診斷，有助于電力行業(yè)平穩(wěn)運行，提高其經(jīng)濟(jì)效益。本文圍繞變壓器絕緣老化的診斷和壽命評估兩個主題展開探討，以期待對電力行業(yè)的從業(yè)者提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：變壓器;絕緣老化;壽命評估

0引言

變壓器在電力行業(yè)中占據(jù)著較為重要的位置，加強對變壓器故障的診斷，尤其是變壓器絕緣老化的診斷，有助于電力行業(yè)平穩(wěn)運行，提高其經(jīng)濟(jì)效益。[1]準(zhǔn)確客觀的評價變壓器絕緣的老化，對其使用壽命做出準(zhǔn)確評估，這樣才能提高變壓器運行的經(jīng)濟(jì)效益。從實踐情況來看，在所有淘汰的變壓器中，正?！巴艘邸钡淖儔浩鲾?shù)量占比較少。如何準(zhǔn)確的評估變壓器的壽命，是擺在我們面前的難題。

隨著對相關(guān)問題的重視，國外學(xué)者加強了對變壓器絕緣老化和壽命評估等方面的研究，取得了一些令人欣喜的結(jié)果。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，本文圍繞變壓器絕緣老化的診斷和壽命評估兩個主題展開探討，以期待對電力行業(yè)的從業(yè)者提供有益的參考。

1變壓器絕緣老化的診斷方法

對于油浸式變壓器來說，其絕緣的老化主要分為兩類，一是絕緣油老化，二是固體絕緣的老化。更換絕緣油或者對原來的絕緣油重新過濾之后使用可解決絕緣油老化的問題。變壓器的使用壽命與其固體絕緣的老化程度有很大的關(guān)聯(lián)性。諸如紙、板等纖維素材料是變壓器固體絕緣的主要組成部分，通常來說，這部分材料的老化具有不可逆的特征。利用有關(guān)變壓器的在線分析模型，可分析和判斷其固體材料的老化程度。絕緣油的老化程度可利用故障氣體分析（DGA）方法，固體絕緣材料的老化可使用高性能液相色譜法（HPLC），介質(zhì)損耗因素tanδ是判斷固體絕緣材料老化程度和裂解信息的重要參數(shù)。變壓器在老化過程中，會釋放一氧化碳和二氧化碳。利用DGA方法，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。當(dāng)前，需要結(jié)合HPLC法、tanδ和DP法（聚合度法）進(jìn)行判斷。只有這樣，才能準(zhǔn)確判斷變壓器的壽命。[2]

1.1? DGA法

變壓器絕緣材料在老化過程中能夠釋放出氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳和二氧化碳等氣體。利用DGA法，可定量檢測出這些氣體。DGA法即為三比值法，以DGA數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，能分析判斷變壓器的內(nèi)部故障。因為數(shù)據(jù)的靈敏度、不確定因素等會對其造成影響，影響DGA的準(zhǔn)確性，因此，DGA法僅能作為參考。[3]

1.2? DP法

DP法測定的是變壓器絕緣紙的聚合度，這種方法準(zhǔn)確度較高，可靠性和有效性較強。做絕緣紙的DP測定時，第一步要將絕緣紙表面附著的金屬離子、油脂及其他雜質(zhì)處理干凈;第二步將絕緣紙粉碎，消化之后，以乙酸乙酯作為溶劑將其溶解。采用烏別洛得粘度計測量其粘度，最后根據(jù)計算公式得出絕緣紙的聚合度。

變壓器在運行過程中，隨著時間的推移，纖維素的強度和韌性會逐步降低，因此絕緣紙的聚合度也會逐步降低。聚合度與絕緣紙老化程度見表1。

絕緣紙的聚合度與其不同的位置有很大的相關(guān)性。要想保證測得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，取樣時用分層取樣，取樣要具有代表性。絕緣紙聚合度的測定，也有其缺點。絕緣紙測定時，變壓器必須停止運行，同時將芯吊走，極為不方便。

2.3? HPLC法

變壓器油在運行過程中會釋放糠醛，采用HPLC法可檢測變壓器油中糠醛的含量，據(jù)此來判斷變壓器的老化狀態(tài)。其判別準(zhǔn)則，見表2。

變壓器油中的糠醛含量受到許多因素的影響，穩(wěn)定性差。筆者查閱相關(guān)資料，國外學(xué)者測定絕緣油中的丙酮含量來判定老化程度。測定絕緣油中的丙酮含量，此方法的準(zhǔn)確性較高，國內(nèi)可借鑒。

2.4? tanδ法

tanδ法，即為在線監(jiān)測介質(zhì)損耗因數(shù)法，此方法較為準(zhǔn)確有效。我國較為常用的tanδ法是測定工作電壓下的絕緣介質(zhì)的損耗數(shù)值。取樣測量系統(tǒng)采用電橋法，在10KV工作電壓下，進(jìn)行測量。利用測量的數(shù)值，能夠判斷缺陷情況。應(yīng)該指出，判定時要基于同類型的變壓器、歷年的介質(zhì)損耗因數(shù)值。只有這樣，才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。[4]

3變壓器的壽命評估

變壓器在電力行業(yè)中占據(jù)著較為重要的位置，加強對變壓器故障的診斷，尤其是變壓器絕緣老化的診斷，有助于電力行業(yè)平穩(wěn)運行，提高其經(jīng)濟(jì)效益。做好變壓器絕緣老化和壽命評估，其最終目的是保證變壓器的安全穩(wěn)定運行，提高電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。“絕緣年齡”一詞最早由國外學(xué)者提出，針對的是運行時間超過40年以上的變壓器。對絕緣材料的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，可對變壓器的“絕緣年齡”做出綜合的判斷。一般來說，“絕緣年齡”與變壓器的可靠性呈反比例關(guān)系。可靠性低于50%時，表明變壓器的絕緣已經(jīng)達(dá)到使用壽命，需要更換新的變壓器或者做出改造。[5]

如何評估運行時間超過25年以上的大型變壓器的使用壽命，是擺在科研人員面前的難題。從某種程度來說，“絕緣壽命”具有一定的意義，但是這與其“銘牌壽命”不同。只有將多種方法進(jìn)行結(jié)合，綜合分析各種方法獲取的數(shù)據(jù)，相關(guān)領(lǐng)域的專家據(jù)此做出判斷，可有效判斷變壓器的剩余壽命。

變壓器壽命的評估，并不是要求準(zhǔn)確預(yù)測變壓器發(fā)生故障的時間，而是預(yù)測變壓器的可靠性降低到一定程度時，判斷其壽命就終止。利用DGA法、HPLC法、DP法、tanδ法幾種方法綜合判斷，有助于提高壽命評估的準(zhǔn)確率，提高電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3結(jié)論

只有準(zhǔn)確客觀的評價變壓器絕緣的老化，對其使用壽命做出準(zhǔn)確評估，才能提高變壓器運行的經(jīng)濟(jì)效益。從實踐情況來看，在所有淘汰的變壓器中，正?！巴艘邸钡淖儔浩鲾?shù)量占比較少。如何準(zhǔn)確的評估變壓器的壽命，是擺在我們面前的難題。本文圍繞變壓器絕緣老化的診斷和壽命評估兩個主題展開探討，以期待對電力行業(yè)的從業(yè)者提供有益的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊啟平，薛五德，藍(lán)之達(dá).變壓器絕緣老化的診斷與壽命評估[J].變壓器，2004，41（2）：13-16.

[2]楊啟平，薛五德，藍(lán)之達(dá).變壓器絕緣老化評估技術(shù)的研究[J].變壓器，2006，42（5）：1-4+43.

[3]Saha T K. Purkait P.Investigation of polarization and depolarization current measurements for the assessment of oil-paper insulation[J].IEEE Trans.Dielect.&Elect.Insual.2004，11（1）：144-153.

[4]付麗君，劉偉偉，張 亮，關(guān)艷玲等.論油浸式變壓器的絕緣材料[J].黑 龍 江 電 力，2019，41（3）：232-237+243.

[5]韓賽賽，劉寶柱，艾欣，張爽.考慮絕緣老化和油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器動態(tài)故障率模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2018，42（10）：3275-3281.