变压器绝缘材料老化判断的方法探讨

孟丽坤

摘 要：变压器绝缘材料主要用途是对通电导体之间进行绝缘隔离。在变压器中，绝缘材料不仅仅起到绝缘的作用，还起到散热、固定、保护、防潮等作用，是变压器的重要组成部分。如今大型变压器通常选择油纸作为绝缘材料，油纸的主要成分有纸板、绝缘纸和绝缘油，油纸的构成比较简单。绝缘材料的使用程度标志着变压器的使用寿命，该文探讨了造成变压器绝缘材料老化的原因，详细介绍了绝缘材料在老化分解过程中产气（CO、CO2）及糠醛的现象，并且主要探讨了应用测量气体、糠醛含量的具体方法来检测变压器绝缘材料的老化程度。

关键词：变压器绝缘材料 绝缘材料老化 判断方法

中图分类号：TM404 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0107-02

变压器绝缘材料主要用途是对通电导体之间进行绝缘隔离。在变压器中，绝缘材料不仅仅起到绝缘的作用，还起到散热、固定、保护、防潮等作用，是变压器的重要组成部分。如今大型变压器通常选择油纸作为绝缘材料，油纸的主要成分有纸板、绝缘纸和绝缘油，油纸的构成比较简单。但当变压器的故障关乎到固体绝缘材料时，应引起高度的重视，因为固体绝缘故障可能会造成变压器设备的损坏、局部放电等事故。绝缘材料的使用程度标志着变压器的使用寿命，所以，判断绝缘材料老化程度的方法至关重要。

1 造成绝缘老化的原因

变压器绝缘材料的使用环境复杂，绝缘材料的使用寿命受很多因素的影响（温度、湿度、电场），所以绝缘材料相比于其他材料更容易老化、破损。除去环境对绝缘材料的影响，绝缘材料自身的结构、特征、工艺技术等条件对老化速度也会有不同程度的影响。而且，绝缘材料不光会在电的作用下发生老化，还会因为还会因为受潮而加速老化。总而言之，造成绝缘材料老化的原因主要包括电作用、机械力作用以及环境湿度的影响。

2 绝缘材料老化分解的产气现象分析

大部分固体绝缘材料在老化分解的时候会产生气体，不妨以分析气体产生原因为基础，对变压器油中气体含量的检测来判断绝缘材料的老化程度。

通过对固体材料成分的研究得知，固体绝缘材料中含有大量的较弱的C-O键和无水右旋糖环，这两种化学键的热稳定性相比于变压器中的碳氢键要不稳定一些，并且还会在比较低的温度下进行重新排列、化合。在电、热、湿度以及氧气的催化作用下，分子中的聚合物会出现氧化分解，分子中含有的共价键（C-O、C-H、C-C）均被破坏，形成大量的CO、CO2气体和少量的水以及糠醛。这是发生在变压器中的缓慢化学反应，受温度的影响较大，如果聚合物在开始分解的时候周围有效温度达到105 ℃，不仅生成水和气体（CO、CO2），变压器油也会被氧化，这说明气体的生成不仅受温度的影响，还可以根据绝缘纸的湿度来简单判断绝缘材料的老化程度。

3 绝缘材料老化的判断试验

3.1 CO、CO2的含量检测

检测CO、CO2含量最好的方法就是运用气相色谱法，具体的检测方法为：取40～60ml变压器油，将其装入注射器中密封。在50℃的温度下进行震荡，使溶解在油中的气体脱出，当油中的气、液达到平衡时停止震荡。通过对气体中目标气体的浓度测定，并严格按照气相色谱检测流程的规定、分配定律以及物料平衡的原理[1]计算出溶解在油中的CO、CO2浓度。

气相色谱法检测的过程如图1所示。

3.2 糠醛的含量检测

与检测CO、CO2含量的方法相类似，糠醛的含量检测运用液相色谱检测法。检测用器件可选择可见波长扫描紫外检测器[2]。相关数据分析为：以甲醇与水的混合液（6：4）作为流动相，将体积流量控制在1.0 ml/min左右，检测波长为275 nm；进样量具体为10 ml[3]。糠醛的液相色谱检测过程如图2所示。

4 判断变压器绝缘材料老化存在的问题

4.1 运用对CO、CO2含量的检测方法

变压器绝缘材料老化的主要特征体现在绝缘材料的分子在氧气、水分、温度等因endprint