电力变压器尽缘故障的处理方法
目前利用最广泛的电力变压器是油浸变压器和干式树脂变压器两种，电力变压器的尽缘即是变压器尽缘材料组成的尽缘系统，它是变压器正常工作和运行的基础条件，变压器的应用寿命是由尽缘材料(即油纸或树脂等)的寿命所决定的。实践证实，大多变压器的损坏和故障都是因尽缘系统的损坏而造成。据统计，因各种类型的尽缘故障形成的事故约占全部变压器事故的85%以上。对正常运行及留心进行维修治理的变压器，其尽缘材料具有很长的应用寿命。国外根据理论盘算及实验研究表明，当小型油浸配电变压器的实际温度持续在95℃时，理论寿命将可达400年。设计和现场运行的经验阐明，保护得好的变压器，实际寿命能达到50～70年：而按制作厂的设计请求和技巧指标，一般把变压器的预期寿命定为20一40年。因此，保护变压器的正常运行和加强对尽缘系统的公平保护，很大程度上可以保证变压用具有相对较长的应用寿命，而预防性和预知性保护是提高变压器应用寿命和提高供电可靠性的关键。油浸变压器中，重要的尽缘材料是尽缘油及固体尽缘材料尽缘纸、纸板和木块等c所谓变压器尽缘的老化，就是这些材料受环境因素的影响产生分解，下降或丧失了尽缘强度。1.固体纸尽缘故障固体纸尽缘是油浸变压器尽缘的重要部分之一，包含：尽缘纸、尽缘板、尽缘垫、尽缘卷、尽缘绑扎带等，其重要成分是纤维素，化学表达式为(C6H10O6)n，式中n为聚合度。一般新纸的聚合度为1300左右，当降落至250左右，其机械强度已降落了一半以上，极度老化致使寿命终止的聚合度为150～200。尽缘纸老化后，其聚合度和抗张强度将逐渐下降，并天生水、CO、CO2，其次还有糠醛(呋喃甲醛)。这些老化产物大都对电气设备有害，会使尽缘纸的击穿电压和体积电阻率下降、介损增大、抗拉强度降落，甚致腐化设备中的金属材料。固体尽缘具有不可逆转的老化特征，其机械和电气强度的老化下降都是不能恢复的。变压器的寿命重要取决于尽缘材料的寿命，因此油浸变压器固体尽缘材料，应既具有良好的电尽缘性能和机械特征，而且长年累月的运行后，其性能降落较慢，即老化特征好。(1)纸纤维材料的性能。尽缘纸纤维材料是油浸变压器中最重要的尽缘组件材料，纸纤维是植物的基础固体组织成分，组成物质分子的原子中有带正电的原子核和缭绕原子核运行的带负电的电子，与金属导体不同的是尽缘材料中几乎没有自由电子，尽缘体中极小的电导电流重要来自离子电导。纤维素由碳、氢和氧组成，这样由于纤维素分子结构中存在氢氧根，便存在形成水的埋伏可能，使纸纤维有含水的特征。此外，这些氢氧根可认为是被各种极性分子(如酸和水)包抄着的中心，它们以氢键相联合，使得纤维易受损坏：同时纤维中往往含有必定比例(约7%左右)的杂质，这些杂质中包含必定量的水分，因纤维呈胶体性质，使这些水分尚不能完整除往。这样也就影响了纸纤维的性能。极性的纤维不但易于吸潮(水分使强极性介质)，而且当纸纤维吸水时，使氢氧根之间的相互作用力变弱，在纤维结构不稳固的条件下机械强度急剧变坏，因此，纸尽缘部件一般要经过干燥或真空子燥处理和浸油或尽缘漆后才干应用，浸漆的目标是使纤维保持润湿.保证其有较高的尽缘和化学稳固性及具有较高的机械强度。同时，纸被漆密封后，可减少纸对水分的接收，禁止材料氧化，还町填充空隙，以减小可能影响尽缘性能、造成局部放电和电击穿的气泡。但也有的认为浸漆后再浸油，可能有些漆会慢慢溶人油内，影响油的性能，对这类油漆的利用应充分子以留心。当然，不同成分纤维材料的性质及雷同成分纤维材料的不同品德，其影响大小及性能也不同，如棉花中纤维成分最高，***中纤维最硬朗，某些进口尽缘纸板由于其处理加工好，使性能明显优于国产某些材质的纸板等。变压器大多尽缘材料都是用各种型式的纸(如纸带、纸板、纸的压力成型件等)作尽缘的。因此在变压器制作和检验中选择好纤原料的尽缘纸材料是非常重要的。纤维纸的特别长处是实用性强、价格低、应用加工方便，在温度不高时成型和处理简略机动，且重量轻，强度适中，易接收浸渍材料(如尽缘漆、变压器油等)。(2)纸尽缘材料的机械强度。油浸变压器选择纸尽缘材料最重要的因素除纸的纤维成分、密度、渗透性和均匀性以外，还包含机械强度的请求，包含耐张强度、冲压强度、撕裂强度和坚韧性：1)耐张强度：请求纸纤维受到拉伸负荷时，具有能耐受而不被拉断的最大应力2)冲压强度：请求纸纤维具有耐受压力而不被折断的才能的量度。3)撕裂强度：请求纸纤维产生撕裂所需的力符合相应尺度。4)坚韧性：是纸折叠或纸板曲折时的强度能满足相应请求。判定固体尽缘性能可以想法取样丈量纸或纸板的聚合度，或利用高效液相色谱分析技丈量油中糠醛含量，以便于分析变压器内部存在故障时，是否涉及固体尽缘或是否存在引起线圈尽缘局部老化的低温过热，或判定固体尽缘的老化程度。对纸纤维尽缘材料在运行及保护中，应留心把持变压器额定负荷，请求运行环境空气流通、散热条件好，防止变压器温升超标和箱体缺油。还要防止油质污染、劣化等造成纤维的加速老化，而侵害变压器的尽缘性能、应用寿命和安全运行。(3)纸纤维材料的劣化。重要包含三个方面：1)纤维脆裂。当过度受热使水分从纤维材料中脱离，更会加速纤维材料脆化。由于纸材脆化剥落，在机械振动、电动应力、把持波等冲击力的影响下可能产生尽缘故障而形成电气事故。2)纤维材料机械强度降落。纤维材料的机械强度随受热时间的延伸而降落，当变压器发热造成尽缘材料水分再次排出时，尽缘电阻的数值可能会变高，但其机械强度将会大大降落，尽缘纸材将不能抵抗短路电流或冲击负荷等机械力的影响。3)纤维材料本身的压缩。纤维材料在脆化后压缩，使夹紧力下降，可能造成压缩移动，使变压器绕组在电磁振动或冲击电压下移位摩擦而损伤尽缘。2.液体油尽缘故障液体尽缘的油浸变压器是1887年由美国科学家汤姆逊发明的，1892年被美国通用电气公司等推广利用于电力变压器，这里所指的液体尽缘即是变压器油尽缘。油浸变压器的特点：①大大提高了电气尽缘强度，缩短了尽缘间隔，减小了设备的体积;②大大提高了变压器的有效热传递和散热后果，提高了导线中答应的电流密度，减轻了设备重量，它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环，传递到变压器外壳和散热器进行散热，从而提高了有效的冷却降温程度;③由于油浸密封而下降了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度，延伸了应用寿命。(1)变压器油的性能。运行中的变压器油除必需具有稳固精良的尽缘性能和导热性能。其中尽缘强度tg8、粘度、凝点和酸价等是尽缘油的重要性质指标。从石油中提炼制取的尽缘油是各种烃、树脂、酸和其他杂质的混杂物，其性质不都是稳固的，在温度、电场及光合作用等影响下会不断地氧化。正常情况下尽缘油的氧化过程进行得很缓慢，假如保护得当甚至应用20年还可保持应有的质量而不老化，但混进油中的金属、杂质、气体等会加速氧化的发展，使油质变坏，色彩变深，透明度浑浊，所含水分、酸价、灰分增加等，使油的性质劣化。(2)变压器油劣化的原因。变压器油质变坏，按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段。污染是油中混进水分和杂质，这些不是油氧化的产物，污染油的尽缘性能会变坏，击穿电场强度下降，介质丧失角增大。劣化是油氧化后的成果，当然这种氧化并不仅指纯净油中烃类的氧化，而是存在于油中杂质将加速氧化过程，特别是铜、铁、铝金属粉屑等。氧起源于变压器内的空气，即使在全密封的变压器内部仍有容积为0.25%左右的氧存在，氧的溶解度较高，因此在油中溶解的气体中占领较高的比率。变压器油氧化时，作为催化剂的水分及加速剂的热量，使变压器油天生油泥，其影响重要表现在：在电场的作用下沉淀物粒子大;杂质沉淀集中在电场最强的区域，对变压器的尽缘形成导电的“桥”;沉淀物并不均匀而是形成分别的修长条，同时可能按电力线方向排列，这样无疑妨碍了散热，加速了尽缘材料老化，并导致尽缘电阻下降和尽缘程度降落。(3)变压器油劣化的过程。油在劣化过程中重要阶段的天生物有过氧化物、酸类、醇类、酮类和油泥。早期劣化阶段。油中天生的过氧化物与尽缘纤维材料反应天生氧化纤维素，使尽缘纤维机械强度变差，造成脆化和尽缘压缩。天生的酸类是一种粘液状的脂肪酸，尽管腐化性没有矿物酸那么强，但其增加速率及对有机尽缘材料的影响是很大的。后期劣化阶段。是天生油泥，当酸腐化铜、铁、尽缘漆等材料时，反应天生油泥，是一种粘稠而类似沥青的聚合型导电物质，它能适度溶解于油中，在电场的作用下天生速度很快，粘附在尽缘材料或变压器箱壳边缘，沉积在油管及冷却器散热片等处，使变压器工作温度升高，耐电强度降落。油的氧化过程是由两个重要反应条件构成的，其一是变压器中酸价过高，油呈酸性。其二是溶于油中的氧化物转变成不溶于油的化合物，从而逐步使变压器油质劣化。(4)变压器油质分析、判定利保护处理。1)尽缘油变质。包含它的物理和化学性能都产生变更，从而使其电性能变坏。通过测试尽缘油的酸值、界面张力、汕泥析出、水溶性酸值等项目，可判定是否属于该类缺点，，对尽缘油进行再生处理，可能打消油变质的产物，但处理过程中也可能往掉了自然抗氧剂。2)尽缘油进水受潮，由于水是强极性物质。在电场的作用下易电离分解，而增加了尽缘油的电导电流，因此，微量的水分可使尽缘油介质损耗明显增加。通过测试尽缘油的微水，叮判定是否属于该类缺点。对尽缘油进行压力式真空滤油，一般能打消水分。3)尽缘油沾染微生物细菌。例如在主变压器安装或吊芯时，附在尽缘件表面的昆虫和安装职员残留的闩：渍等都有可能携带细菌，从而沾染了尽缘油：或者尽缘油本身已沾染微生物。主变压器—·般运行在40—80℃的环境下，非常有利于这些微生物的生长、繁殖。由于微生物及其排泄物中的矿物质、蛋白质的尽缘性能远远低于尽缘油，从而使得尽缘油介损升高。这种缺点采用现场循环处理的方法很难处理好，由于无论如何处理，始终有一部分微生物残留在尽缘固体上。处理后，短期内主变压器尽缘会有所恢复，但由于主变压器运行环境非常有利于微生物的生长、繁殖，这些残留微生物还会逐年生长繁殖，从而使某些主变压器尽缘逐年降落;4)含有极性物质的醇酸树脂尽缘漆溶解在油中。在电场的作用下，极性物质会产生偶极松弛极化，在交换极化过程中要耗费能量，所以使油的介质损耗上升。固然尽缘漆在出厂前经过固化处理，但仍可能存在处理不彻底的情况。主变压器运行一段时间后，处理不彻底的尽缘漆逐渐溶解在油中，使之尽缘性能逐渐降落。该类缺点产生的时间与尽缘漆处理的彻底程度有关，通过一两次吸附处理可取得必定的后果。5)油中只混有水分和杂质。这种污染情况并不转变油的基础性质。对于水分可用干燥的措施加以消除;对于杂质可用过滤的措施加以清除;油中的空气可通过抽真空的措施加以消除。6)两种及两种以上不同起源的尽缘汕混杂应用。油的性质应符合相干规定;油的比重雷同、凝固温度雷同、粘度雷同、闪点相近;且混杂后油的安定度也符合请求。对于混油后劣化的油，由于油质已变，产生了酸性物质和油泥，闽此需用油再生的化学方法将劣化产物分别出来，才干恢复其性质。3.干式树脂变压器的尽缘与特征干式变压器(这里指环氧树脂尽缘的变压器)重要应用在具有较高防火请求的场合。如高层建筑、机场、油库等。(1)树脂尽缘的类型。环氧树指尽缘的变压器根据***特点可分为环氧石英砂混杂料真空浇注型、环氧无碱玻璃纤维补强真空压差浇注型和无碱玻璃纤维绕包浸渍型三种。1)环氧石英砂混杂料真空浇注尽缘。这类变压器是以石英砂为环氧树脂的填充料，将经尽缘漆浸渍处理绕包好的线圈，放人线圈浇注模内，在真空条件下再用环氧树脂与石英砂的混杂料滴灌浇注。由于浇注工艺难以满足质量请求，如残存的气泡、混杂料的局部不均匀及可能导致局部热应力开裂等，这样尽缘的变压器不宜用于湿热环境和负荷变更较大的区域。2)环氧无碱玻璃纤维补强真空压差浇注尽缘。环氧无碱玻璃纤维补强是用无碱玻璃短纤维玻璃毡为绕组层间尽缘的外层绕包尽缘。其最外层的尽缘绕包厚度一般为1～3m的薄尽缘，经环氧树脂浇注料配比进行混杂，并在高真空下除往气泡浇注，由于绕包尽缘的厚度较薄，当浸渍不良时易形成局部放电点，因此请求浇注料的混杂要完整，真空除气泡要彻底，并把握好浇注料的低粘度和浇注速度，以保证浇注过程中对线包浸渍的高质量。3)无碱玻璃纤维绕包浸渍尽缘。无碱玻璃纤维绕包浸渍的变压器是在绕制变压器线圈的同时，完成线圈层间尽缘处理和线圈浸渍的，它不需要上述两种方法浸渍过程中的绕组成型模具，但请求树脂粘度小，在线圈绕制和浸渍的过程中树脂不应残留微吝啬泡。
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