文档介绍：变压器绝缘材料的老化原理
冯玉辉
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的主要绝缘材料
我们一台变压器内部用了多少种绝缘材料呢?
液体绝缘材料—变压器油
气体绝缘材料—空气、高压套管GIS侧用SF6气
体
固体绝缘材料—绝缘纸、绝缘纸板和纸制品
木材和木制品
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的主要绝缘材料
同时合理地运用了油、纸绝缘结构
这种结构的应用很大程度地提高了变压器的绝缘强度,比单
纯的油或者绝缘纸的绝缘强度提高了很多,在我们常说的“小
油隙”理论使用处,这种效果的体现尤为明显。变压器属于静
止机械,当然与转动机械相比,绝缘做起来要容易一些,不
用考虑这么多与转动相关的一系列问题(比如振动啊,摩擦
啊,转动散热啊),但是想想我们变压器的绝缘等级多高
啊,500KV,现在我国1000KV特高压变压器也已经成功下线。
由于其电压等级高,也引出了一些一系列相关问题。如何合
理地布置绝缘,如何合理地均匀变压器内部磁场、电场分
布,如何合理布置油道,如何在提高单机容量下尽量地减少
变压器体积等。
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变压器绝缘材料的老化原理
空气
水分
温度
污染清洁度
电、机械压力
变压器油和绝缘纸的老化因素
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的老化原理
前面讲了下变压器的主要绝缘结构,任何绝缘件都有其自身失效的老
化过程,然而如何去评估它们的好坏呢?变压器的寿命主要决定于其
绝缘系统的寿命,核电站反应堆设计40年,合理的维护和一些技术改
进后可以达60年,如何评估我们高压设备的状态,如何在这60年内有
计划地更换或者改进将成为一项重要任务。
怎么评估才算有效评估呢?
高压设备简单地说就是两块:绝缘、清洁度。
清洁度是日常维护、大修中所涉及的。也是一项很重要的工作,在这
就不多讲。
要想评估好高压设备的绝缘就得从绝缘材料的本质出发。
下面以变压器为例,给大家班门弄斧下,不足之处请指点。
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的老化原理
液体绝缘材料—变压器油
变压器油对变压器的重要性就犹如人体的血液,其不仅承担着绝缘的
作用,还起到了冷却作用。我们所用的变压器油按凝点分为10#、25#
、40#变压器油。其是天然石油在炼油过程中的一个馏分经静制和添
加适当的稳定剂调制而成的。
其重要成分是环烷烃、烷烃和芳香烃。
变压器油的老化的主要影响因素有:温度、水分、氧气
变压器油在储存和使用过程中,会溶解一定的氧气。氧气在热和金属
的催化作用下,油会被逐渐氧化成各种含氧化合物,深度氧化的油会
出现胶质和油泥。氧化物使变压器油的界面张力下降,酸值和介损增
加,散热性能降低。
长期运行的油在高温带氧情况下都会产生出油泥,使得油介损升高,
击穿电压下降。散热下降。如何解决这个问题呢?
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的老化原理
根据变压器油的状况,我们可以有选择地对变压器油进行油脱气脱水
、油吸附处理工作。
油介质损耗因数增大采取的相应措施有:
a)水分含量高引起的变压器油介质损耗超标, 可以采用真空滤油机加热变压器油, 以脱去水分来降低变压器油介损,我厂500KV主变压器一般脱气脱水48h,然后静止48h进行排气工作;
b)油吸附处理,常见的吸附剂有白土、三氧化二铝或细孔硅胶。吸附过程中及时取样实验, 若滤油合格即可结束工作, 过深精滤也会影响油质;
c)油介损超标的变压器油也可采用更换变压器油的方法。
油的处理工作是每次大修都基本需要做的工作,因为核电变压器有着
运行时间长、带载能力强的特点,倘若不在停电检修窗口下进行油的
脱气脱水或吸附工作,再运行下去特征气体很可能超标,这不仅增大
了变压器的损耗降低了绝缘性能,也给我们的正确判断带来了困难。
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的老化原理
气体绝缘材料—空气、高压套管GIS侧用SF6气体
变压器用了多种绝缘材料,其中也有些特殊的复合绝缘部位。最具有
代表意义的就是我们的Bushing。套管法兰处的电场强度最强,绝缘
介质的放电取决于场强而和电压无关,套管法兰与大地等电势,内部
导电杆载流500KV,导电杆与外部法兰间距20cm左右,在这样短的距
离内要保证高场强合理分布,就要保证电场强度沿绝缘轴向和表面梯
度分布,可以等效为很多层电容串联而成。任何一层铝箔绝缘纸层被
击穿(对外反映为套管主绝缘电容增加),都可能导致绝缘继续恶
化,最后导致整个套管爆炸。另外套管末屏的非可靠接地也可能使得
由于悬浮电位导致套管绝缘层由外至内依次击穿,导致事故。
为什么套管特殊呢?
因为在套管中存在所谓的三相点,这个点也是电场最不均匀的。
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变压器绝缘材料的老化原理
变压器的老化原理
何为三相点呢?以套管为例,在法兰与环氧树