電力變壓器絕緣毛病剖析及處理辦法
如今運用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣便是變壓器絕緣資料構成的絕緣體系，它是變壓器正常工作和運轉的根本條件，變壓器的運用壽數是由絕緣資料(即油紙或樹脂等)的壽數所決議的。
實踐證明，大多變壓器的損壞和毛病都是因絕緣體系的損壞而構成。據統(tǒng)計，因各種類型的絕緣毛病構成的事端約占悉數變壓器事端的85%以上。對正常運轉及留意進行修理辦理的變壓器，其絕緣資料具有很長的運用壽數。因此，保護變壓器的正常運轉和加強對絕緣體系的合理保護，很大程度上能夠確保變壓器具有相對較長的運用壽數，而預防性和預知性保護是進步變壓器運用壽數和進步供電牢靠性的要害。
油浸變壓器中，首要的絕緣資料是絕緣油及固體絕緣資料絕緣紙、紙板和木塊等c所謂變壓器絕緣的老化，便是這些資料受環(huán)境要素的影響發(fā)作分化，下降或喪失了絕緣強度。
固體紙絕緣毛病
固體紙絕緣是油浸變壓器絕緣的首要有些之一，包含：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其首要成分是纖維素，化學表達式為(C6H10O6)n，式中n為聚合度。通常新紙的聚合度為1300擺布，當下降至250擺布，其機械強度已下降了一半以上，極度老化致使壽數停止的聚合度為150～200。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強度將逐步下降，并生成水、CO、CO2，其次還有糠醛(呋喃甲醛)。這些老化商品大都對電氣設備有害，會使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率下降、介損增大、抗拉強度下降，甚致腐蝕設備中的金屬資料。固體絕緣具有不可逆轉的老化特性，其機械和電氣強度的老化下降都是不能康復的。變壓器的壽數首要取決于絕緣資料的壽數，因此油浸變壓器固體絕緣資料，應既具有杰出的電絕緣功能和機械特性，并且天長日久的運轉后，其功能下降較慢，即老化特性好。
1、紙纖維資料的功能。
絕緣紙纖維資料是油浸變壓器中最首要的絕緣組件資料，紙纖維是植物的根本固體安排成分，構成物質分子的原子中有帶正電的原子核和環(huán)繞原子核運轉的帶負電的電子，與金屬導體不一樣的是絕緣資料中幾乎沒有自由電子，絕緣體中極小的電導電流首要來自離子電導。纖維素由碳、氫和氧構成，這么因為纖維素分子構造中存在氫氧根，便存在構成水的潛在也許，使紙纖維有含水的特性。此外，這些氫氧根能夠為是被各種極性分子(如酸和水)包圍著的基地，它們以氫鍵相結合，使得纖維易受損壞：一起纖維中通常富含必定份額(約7%擺布)的雜質，這些雜質中包含必定量的水分，因纖維呈膠體性質，使這些水分尚不能完全除掉。這么也就影響了紙纖維的功能。
極性的纖維不光易于吸潮(水分使強極性介質)，并且當紙纖維吸水時，使氫氧根之間的彼此效果力變弱，在纖維構造不安穩(wěn)的條件下機械強度急劇變壞，因此，紙絕緣部件通常要經過枯燥或真空子燥處理和浸油或絕緣漆后才干運用，浸漆的意圖是使纖維堅持潮濕.確保其有較高的絕緣和化學安穩(wěn)性及具有較高的機械強度。一起，紙被漆密封后，可削減紙對水分的吸收，阻撓資料氧化，還町填充空地，以減小也許影響絕緣功能、構成部分放電和電擊穿的氣泡。但也有的以為浸漆后再浸油，也許有些漆會漸漸溶人油內，影響油的功能，對這類油漆的運用應充分子以留意。
當然，不一樣成分纖維資料的性質及一樣成分纖維資料的不一樣質量，其影響巨細及功能也不一樣，如棉花中纖維成分最高，大麻中纖維最健壯，某些進口絕緣紙板因為其處理加工好，使功能顯著優(yōu)于國產某些質料的紙板等。變壓器大多絕緣資料都是用各種型式的紙(如紙帶、紙板、紙的壓力成型件等)作絕緣的。因此在變壓器制作和維修中挑選好纖質料的絕緣紙資料是十分首要的。纖維紙的特別長處是實用性強、報價低、運用加工便利，在溫度不高時成型和處理簡略靈敏，且分量輕，強度適中，易吸收浸漬資料(如絕緣漆、變壓器油等)。

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2、紙絕緣資料的機械強度。
油浸變壓器挑選紙絕緣資料最首要的要素除紙的纖維成分、密度、滲透性和均勻性以外，還包含機械強度的請求，包含耐張強度、沖壓強度、撕裂強度和堅韌性： 
① 耐張強度：請求紙纖維遭到拉伸負荷時，具有能耐受而不被拉斷的最大應力 
② 沖壓強度：請求紙纖維具有耐受壓力而不被折斷的才干的丈量。
③ 撕裂強度：請求紙纖維發(fā)作撕裂所需的力契合相應規(guī)范。
④ 堅韌性：是紙折疊或紙板曲折時的強度能滿意相應請求。 
判別固體絕緣功能能夠設法取樣丈量紙或紙板的聚合度，或運用高效液相色譜剖析技丈量油中糠醛含量，以便于剖析變壓器內部存在毛病時，是不是觸及固體絕緣或是不是存在致使線圈絕緣部分老化的低溫過熱，或判別固體絕緣的老化程度。對紙纖維絕緣資料在運轉及保護中，應留意操控變壓器額外負荷，請求運轉環(huán)境空氣流通、散熱條件好，避免變壓器溫升超支和箱體缺油。還要避免油質污染、劣化等構成纖維的加快老化，而損害變壓器的絕緣功能、運用壽數和安全運轉。
3、紙纖維資料的劣化。
首要包含三個方面：
① 纖維脆裂。
當過度受熱使水分從纖維資料中脫離，更會加快纖維資料脆化。因為紙材脆化脫落，在機械振蕩、電動應力、操作波等沖擊力的影響下也許發(fā)作絕緣毛病而構成電氣事端。 
② 纖維資料機械強度下降。
纖維資料的機械強度隨受熱時刻的延伸而下降，當變壓器發(fā)熱構成絕緣資料水分再次排出時，絕緣電阻的數值也許會變高，但其機械強度將會大大下降，絕緣紙材將不能抵擋短路電流或沖擊負荷等機械力的影響。
③ 纖維資料自身的縮短。
纖維資料在脆化后縮短，使夾緊力下降，也許構成縮短移動，使變壓器繞組在電磁振蕩或沖擊電壓下移位沖突而損害絕緣。
液體油絕緣毛病
液體絕緣的油浸變壓器是1887年由美國科學家湯姆遜創(chuàng)造的，1892年被美國通用電氣公司等推行運用于電力變壓器，這兒所指的液體絕緣便是變壓器油絕緣。
油浸變壓器的特色：
①大大進步了電氣絕緣強度，縮短了絕緣間隔，減小了設備的體積;
②大大進步了變壓器的有用熱傳遞和散熱效果，進步了導線中答應的電流密度，減輕了設備分量，它是將運轉變壓器器身的熱量經過變壓器油的熱循環(huán)，傳遞到變壓器外殼和散熱器進行散熱，然后進步了有用的冷卻降溫水平;
③因為油浸密封而下降了變壓器內部某些零部件和組件的氧化程度，延伸了運用壽數。
1、變壓器油的功能。
運轉中的變壓器油除有必要具有安穩(wěn)優(yōu)秀的絕緣功能和導熱功能 。
其間絕緣強度tg8、粘度、凝點和酸價等是絕緣油的首要性質目標。
從石油中提煉制取的絕緣油是各種烴、樹脂、酸和別的雜質的混合物，其性質不都是安穩(wěn)的，在溫度、電場及光合效果等影響下會不斷地氧化。正常狀況下絕緣油的氧化進程進行得很緩慢，假如保護妥當乃至運用20年還可堅持應有的質量而不老化，但混入油中的金屬、雜質、氣體等會加快氧化的開展，使油質變壞，色彩變深，透明度污濁，所含水分、酸價、灰分添加等，使油的性質劣化。
2、變壓器油劣化的要素。
變壓器油質變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個期間。
污染是油中混入水分和雜質，這些不是油氧化的商品，污染油的絕緣功能會變壞，擊穿電場強度下降，介質丟失角增大。 
劣化是油氧化后的成果，當然這種氧化并不只指純潔油中烴類的氧化，而是存在于油中雜質將加快氧化進程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。
氧來歷于變壓器內的空氣，即便在全密封的變壓器內部仍有容積為0.25%擺布的氧存在，氧的溶解度較高，因此在油中溶解的氣體中占有較高的比率。
變壓器油氧化時，作為催化劑的水分及加快劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響首要表如今：在電場的效果下沉積物粒子大;雜質沉積會集在電場最強的區(qū)域，對變壓器的絕緣構成導電的“橋”;沉積物并不均勻而是構成別離的細長條，一起也許按電力線方向擺放，這么無疑阻礙了散熱，加快了絕緣資料老化，并致使絕緣電阻下降和絕緣水平下降。
3、變壓器油劣化的進程。 
油在劣化進程中首要期間的生成物有過氧化物、酸類、醇類、酮類和油泥。
前期劣化期間。油中生成的過氧化物與絕緣纖維資料反響生成氧化纖維素，使絕緣纖維機械強度變差，構成脆化和絕緣縮短。生成的酸類是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒有礦藏酸那么強，但其添加快率及對有機絕緣資料的影響是很大的。 
后期劣化期間。是生成油泥，當酸腐蝕銅、鐵、絕緣漆等資料時，反響生成油泥，是一種粘稠而相似瀝青的聚合型導電物質，它能適度溶解于油中，在電場的效果下生成速度很快，粘附在絕緣資料或變壓器箱殼邊際，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度添加，耐電強度下降。

油的氧化進程是由兩個首要反響條件構成的，其一是變壓器中酸價過高，油呈酸性。其二是溶于油中的氧化物轉變成不溶于油的化合物，然后逐步使變壓器油質劣化。
4、變壓器油質剖析、判別利保護處理。
① 絕緣油蛻變。
包含它的物理和化學功能都發(fā)作改變，然后使其電功能變壞。經過測驗絕緣油的酸值、界面張力、汕泥分出、水溶性酸值等項目，可判別是不是歸于該類缺點，，對絕緣油進行再生處理，也許消除油蛻變的商品，但處理進程中也也許去掉了天然抗氧劑。
② 絕緣油進水受潮，因為水是強極性物質。
在電場的效果下易電離分化，而添加了絕緣油的電導電流，因此，微量的水分可使絕緣油介質損耗明顯添加。經過測驗絕緣油的微水，叮判別是不是歸于該類缺點。對絕緣油進行壓力式真空濾油，通常能消除水分。
③ 絕緣油傳染微生物細菌。
例如在主變壓器裝置或吊芯時，附在絕緣件外表的昆蟲和裝置人員殘留的閂：漬等都有也許帶著細菌，然后傳染了絕緣油：或許絕緣油自身已傳染微生物。主變壓器—·般運轉在40—80℃的環(huán)境下，十分有利于這些微生物的成長、繁衍。因為微生物及其排泄物中的礦藏質、蛋白質的絕緣功能遠遠低于絕緣油，然后使得絕緣油介損添加。這種缺點選用現(xiàn)場循環(huán)處理的辦法很難處理好，因為無論如何處理，一直有一有些微生物殘留在絕緣固體上。處理后，短期內主變壓器絕緣會有所康復，但因為主變壓器運轉環(huán)境十分有利于微生物的成長、繁衍，這些殘留微生物還會逐年成長繁衍，然后使某些主變壓器絕緣逐年下降;
④ 富含極性物質的醇酸樹脂絕緣漆溶解在油中。
在電場的效果下，極性物質會發(fā)作偶極松懈極化，在溝通極化進程中要耗費能量，所以使油的介質損耗上升。盡管絕緣漆在出廠前經過固化處理，但仍也許存在處理不完全的狀況。主變壓器運轉一段時刻后，處理不完全的絕緣漆逐步溶解在油中，使之絕緣功能逐步下降。該類缺點發(fā)作的時刻與絕緣漆處理的完全程度有關，經過一兩次吸附處理可獲得必定的效果。
⑤ 油中只混有水分和雜質。
這種污染狀況并不改動油的根本性質。關于水分可用枯燥的辦法加以掃除;關于雜質可用過濾的辦法加以鏟除;油中的空氣可經過抽真空的辦法加以掃除。
⑥ 兩種及兩種以上不一樣來歷的絕緣汕混合運用。
油的性質應契合相關規(guī)定;油的比重一樣、凝結溫度一樣、粘度一樣、閃點附近;且混合后油的安靖度也契合請求。關于混油后劣化的油，因為油質已變，發(fā)作了酸性物質和油泥，閩此需用油再生的化學辦法將劣化商品別離出來，才干康復其性質。
干式樹脂變壓器的絕緣與特性
干式變壓器(這兒指環(huán)氧樹脂絕緣的變壓器) 首要運用在具有較高防火請求的場合。如高層建筑、機場、油庫等。
1、樹脂絕緣的類型。
環(huán)氧樹指絕緣的變壓器依據制作技能特色可分為環(huán)氧石英砂混合料真空澆注型、環(huán)氧無堿玻璃纖維補強真空壓差澆注型和無堿玻璃纖維繞包浸漬型三種。
① 環(huán)氧石英砂混合料真空澆注絕緣。
這類變壓器是以石英砂為環(huán)氧樹脂的填充料，將經絕緣漆浸漬處理繞包好的線圈，放人線圈澆注模內，在真空條件下再用環(huán)氧樹脂與石英砂的混合料滴灌澆注。因為澆注技能難以滿意質量請求，如殘存的氣泡、混合料的部分不均勻及也許致使部分熱應力開裂等，這么絕緣的變壓器不宜用于濕熱環(huán)境和負荷改變較大的區(qū)域。
② 環(huán)氧無堿玻璃纖維補強真空壓差澆注絕緣。
環(huán)氧無堿玻璃纖維補強是用無堿玻璃短纖維玻璃氈為繞組層間絕緣的外層繞包絕緣。其最外層的絕緣繞包厚度通常為1～3m的薄絕緣，經環(huán)氧樹脂澆注料配比進行混合，并在高真空下除掉氣泡澆注，因為繞包絕緣的厚度較薄，當浸漬不良時易構成部分放電點，因此請求澆注料的混合要完全，真空除氣泡要完全，并把握好澆注料的低粘度和澆注速度，以確保澆注進程中對線包浸漬的高質量。
③無堿玻璃纖維繞包浸漬絕緣。
無堿玻璃纖維繞包浸漬的變壓器是在繞制變壓器線圈的一起，完結線圈層間絕緣處理和線圈浸漬的，它不需求上述兩種辦法浸漬進程中的繞構成型模具，但請求樹脂粘度小，在線圈繞制和浸漬的進程中樹脂不該殘留細小氣泡。
2、樹脂變壓器的絕緣特色及保護。
樹脂變壓器的絕緣水平與油浸變壓器相差并不明顯，要害在于樹脂變壓器溫升和部分放電這兩項目標上。 
① 樹脂變壓器的均勻溫升水平比油浸變壓器高，因此，相應請求絕緣資料耐熱的等級更高，但因為變壓器的均勻溫升并不反映繞組中最熱門部位的溫度，當絕緣資料的耐熱等級僅按均勻溫升挑選，或選配不妥，或樹脂變壓器長時刻過負荷運轉，就會影響變壓器的運用壽數。
因為變壓器丈量的溫升通常不能反映變壓器最熱門部位的溫度，因此，有條件時最佳能在變壓器最大負荷運轉下，用紅外測溫儀查看樹脂變壓器的最熱門部位，并有對于性地調整電扇冷卻設備的方向和視點，操控變壓器部分溫升，確保變壓器的安全運轉。
② 樹脂變壓器部分放電量的巨細與變壓器的電場散布、樹脂混合均勻度及是不是殘存氣泡或樹脂開裂等要素有關，部分放電量的巨細影響樹脂變壓器的功能、質量及運用壽數。因此，對樹脂變壓器進行部分放電量的丈量、檢驗，是對其技能、質量的歸納查核，在對樹脂變壓器交代檢驗及大修后應進行部分放電的丈量實驗，并依據部分放電是不是改變，來評估其質量和功能的安穩(wěn)性。
跟著干式變壓器越來越廣泛的運用，在挑選變壓器的一起，應對其技能構造、絕緣規(guī)劃、絕緣裝備了解明白，挑選生產技能及質量確保體系完善、生產辦理嚴厲，技能功能牢靠的商品，確保變壓器的產質量量和耐熱壽數，才干進步變壓器的安全運轉和供電牢靠性。
影響變壓器絕緣毛病的首要要素
影響變壓器絕緣功能的首要要素有：溫度、濕度、油保護辦法和過電壓影響等。
1、溫度的影響。
電力變壓器為油、紙絕緣，在不一樣溫度下油、紙中含水量有著不一樣的平衡聯(lián)系曲線。通常狀況下，溫度添加，紙內水分要向泊中分出;反之，則紙要吸收油中水分。因此，當溫度較高時，變壓器內絕緣油的微水含量較大;反之，微水含量就小。
溫度不一樣時，使纖維素解環(huán)、斷鏈并隨同氣體發(fā)作的程度有所不一樣。在必定溫度下，CO和CO?的發(fā)作速度穩(wěn)定，即油中CO和CO?氣體含量隨時刻呈線性聯(lián)系。在溫度不斷添加時，CO和CO?的發(fā)作速率通常呈指數規(guī)則增大。因此，油中CO和CO?的含量與絕緣紙熱老化有著直接的聯(lián)系，并可將含量改變作為密封變壓器中紙層有無反常的判據之一。
變壓器的壽數取決于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運轉的溫度。如油浸變壓器在額外負載下，繞組均勻溫升為65℃，最熱門溫升為78℃，若均勻環(huán)境溫度為20C，則最熱門溫度為98℃;在這個溫度下，變壓器可運轉20—30年，若變壓器超載運轉，溫度添加，推進壽數縮短。
世界電工委員會(1EC)以為A級絕緣的變壓器在80～140C溫度范圍內，溫度每添加6℃，變壓器絕緣有用壽數下降的速度就會添加一倍，這便是6℃規(guī)律，闡明對熱的約束已比曩昔認可的8℃規(guī)律更為嚴厲。
2、濕度的影響。
水分的存在將加快紙纖維素降解。因此，CO和CO?的發(fā)作與纖維素資料的含水量也有關。當濕度必守時，含水量越高，分化出的CO?越多。反之，含水量越低，分化出的CO就越多。
絕緣油中的微量水分是影響絕緣特性的首要要素之一。絕緣油中微量水分的存在，對絕緣介質的電氣功能與理化功能都有極大的損害，水分可致使絕緣油的火花放電電壓下降，介質損耗因數tg8增大，推進絕緣油老化，絕緣功能劣化。而設備受潮，不只致使電力設備的運轉牢靠性和壽數下降，更也許致使設備損壞乃至危及人身安全。
3、油保護辦法的影響。
變壓器油中氧的效果會加快絕緣分化反響，而含氧量與油保護辦法有關。別的，池保護辦法不一樣，使CO和CO?在油中解和分散狀況不一樣。如CO的溶解小，使開放式變壓器CO易分散至油面空間，因此，開放式變壓器通常狀況CO的體積分數不大于300x10-6。密封式變壓器，因為油面與空氣絕緣，使CO和CO?不易蒸發(fā)，所以其含量較高。
4、過電壓的影響。
①暫態(tài)過電壓的影響。
三相變壓器正常運轉發(fā)作的相、地間電壓是相間電壓的58%，但發(fā)作單相毛病時主絕緣的電壓對中性點接地體系將添加30%，對中性點不接地體系將添加73%，因此也許損害絕緣。 
② 雷電過電壓的影響。
雷電過電壓因為波頭陡，致使縱絕緣(匝問、并間、絕緣)上電壓散布很不均勻，也許在絕緣上留下放電痕跡，然后使固體絕緣遭到損壞。
③ 操作過電壓的影響。
因為操作過電壓的波頭適當陡峭，所以電壓散布近似線性，操作過電壓波由一個繞組轉移到另一個繞組上時，約與這兩個繞組間的匝數成正比，然后簡單構成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。
5、短路電動力的影響。
出口短路時的電動力也許會使變壓器繞組變形、引線移位，然后改動了原有的絕緣間隔，使絕緣發(fā)熱，加快老化或遭到損害構成放電、拉弧及短路毛病。
綜上所述，把握電力變壓器的絕緣功能及合理的運轉保護，直接影響到變壓器的安全運轉、運用壽數和供電牢靠性，電力變壓器是電力體系中首要而要害的主設備，作為變壓器的運轉保護人員和辦理者有必要了解和把握電力變壓器的絕緣構造、資料功能、技能質量、保護辦法及科學的確診技能，并進行優(yōu)化合理的運轉辦理，才干確保電力變壓器的運用功率、壽數和供電牢靠性。