电力变压器油纸绝缘老化状态评估方法研

电力变压器油纸绝缘热老化研究摘要：电力变压器内部电气元件的绝缘主要是通过油纸来实现的。

本文简要分析了电力变压器内部油纸绝缘的热老化机理，讨论了影响其老化的环境等因素，并对检验其是否老化的检测方法做了总结，期望通过对油纸绝缘性的老化程度来进行电力变压器的排障，进而确保电网系统的稳定运行。

关键词：电力变压器；油纸绝缘；热老化现象；电气特征量引言电网的运行是否稳定直接关系到供电区域的电力供应是否正常，电网一旦遇上严重的鼓掌就会导致供电区域的停电事故，给社会经济造成极大的损失，对公共安全、人们正常的生活和工作带来极大的负面影响。

电力变压器是电网稳定运行的重要设备之一，而其内部绝缘功能是通过油纸绝缘来实现的。

如果油纸因热老化现象而失去绝缘功能，就回导致电力变压器的运行出现问题，进而减少其正常使用年限。

1、电力变压器油纸绝缘的热老化机理变压器内部元器件的绝缘部分主要是由绝缘纸和矿物油组成的，其在长期使用过程中会受到各种环境因素的影响而逐步出现绝缘效果老化的问题，致使变压器内部元器件的绝缘性能的丧失。

经相关实验研究发现，绝缘油经长时间使用后其绝缘性能会发生一定的变化，但仍然可以对其进行净化或更换来解决，这证明其只是电力变压器绝缘性能下降的次要影响因素。

作为固体绝缘部分的纤维纸发生老化问题后，其绝缘性能的下降则是无法挽回的。

由此可见，纤维纸的老化是导致变压器内部元器件绝缘性能丧失的主要原因。

油纸绝缘的老化问题主要是有以下四个方面造成的。

1.1电老化油纸在变压器内部时因长时间处在电场的作用中，导致其逐渐发生相应的物理及化学变化。

放电时产生的各种辐射作用到油纸上，会破坏其内部材质的分子结构，造成其材料结构破裂，导致绝缘材料逐渐失去绝缘功能。

1.2械老化变压器内的绕组在变压器运行时会产生机械振动，也会由于暂时的故障产生瞬间的应力，这些机械应力会导致油纸的绝缘功能逐渐出现老化的现象。

油纸材料中的分子结构会因此出现裂缝并慢慢变大，当量变的积累到一定程度后产生质变时，就会造成油纸绝缘功能的丧失。

电力变压器绝缘状态评估方法研究摘要本文以层次分析法为基础，首先对影响电力变压器绝缘状态的因素进行分析并分类，然后对状态等级进行划分，通过获取指标权重并与健康度结合确定评估状态等级。

最后通过实例分析证明此方法能有效辨别电力变压器绝缘健康状态等级。

关键词：层次分析；电力变压器；绝缘状态；健康度中图分类号：TM7120引言随着国民经济的发展，电力的需求越来越大，对电力系统的要求也越来越高，电力变压器作为电力系统中的核心部件之一，对于电力系统的稳定有着至关重要的作用。

目前，我国在运营的电力变压器有一部分已经是运行十几年的老变压器，对于这部分变压器绝缘健康状态的精准评估，对于提高电网的稳定性、国民用电的经济性以及降低由盲目检修造成对人力物力的浪费有着较大的改善[1]。

影响电力变压器绝缘健康状态的因素多而繁杂，本文主要从三个方面来对电力变压器绝缘健康状态进行评估，分别是油色谱分析、电气试验、油化试验，借助层次分析相方法来分析变压器绝缘健康状态因素并获取权重，结合健康度获取评估等级[2]。

1 电力变压器绝缘健康状态评估模型的建立电力变压器由于自身工作的性质，在电场和热场的环境下，使其内部结构存在老化的现象，在数年的运行过程中，绝缘油会慢慢存在一些烃类、一氧化碳、氢气、二氧化碳这些特征气体，也体现这电力变压器的绝缘状态在慢慢的变恶劣。

对于绝缘状态的检测可以通过电气试验和油化试验来进行，通过对绕组直流电阻、绕组介损、绕组吸收比、微水含量、油中糠醛等指标的检验完成对绝缘状态的的监测，进而完成对电力变压器绝缘状态的评估[3]。

图1是电力变压器绝缘状态的评估模型。

电力变压器的绝缘状态的健康评估最终是通过健康状态值来体现的。

根据相关专家与有关文献和论文，构建状绝缘态的健康等级，如表1所示。

电力变压器绝缘状态的指标由于是不同的量纲组成的因此对于不同的量纲的隶属度函数是不同的，定义论域R中的子集A，假设R中的任一元素 , ,则称为元素p对A的隶属函数，其数值越接近1，代表隶属度越高[5]。

变压器绝缘老化的检测变压器固体绝缘是由含纤维的物质组成，老化后生成CO和CO2以及糠醛，因此可借助测量CO和CO2以及糠醛的含量和绝缘纸聚合度来诊断变压器绝缘老化的缺陷，通过产气速率的测试，来判断绝缘老化的程度。

1、利用液相色谱法测量油中糠醛的含量判断绝缘的老化程度测量油中糠醛浓度（C4H3OCHO即呋喃甲醛），这是因为绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。

而纤维素大分子是由D——葡萄糖基单体聚合而成。

当绝缘纸出现老化时，纤维素历经如下化学变化：D——葡萄糖的聚合物由于受热、水解和氧化而解聚，生成D——葡萄糖单糖，而这种单糖又很不稳定，容易水解，最后产生一系列氧环化合物。

糠醛是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要的氧环化合物。

它溶解在变压器的绝缘油中。

当绝缘的纤维素受高温、水分、氧气等作用后将裂解，糠醛便成了绝缘纸因降解形成的一种主要特征液体。

1）判断依据。

利用高效液相色谱分析技术测定中油中糠醛含量，可发现下列故障情况：⑴已知内部存在故障时判断是否涉及固体绝缘；⑵是否存在引起绕组绝缘局部老化的低温过热；⑶判断运行年久变压器的绝缘老化程度。

2）检测糠醛含量的特点。

油中糠醛分析时，可以结合油中CO和CO2含量分析以综合诊断其内部是否存在固体绝缘局部过热故障。

《规程》建议在以下情况检测油中糠醛含量：⑴油中气体总烃超标或CO、CO2过高；⑵500kV变压器和电抗器及150MV A以上升压变压器投运2~3后；⑶需了解绝缘老化情况。

3）判断绝缘纸的老化程度的优点：用高效液相色谱分析仪测出其含量，根据浓度的大小判断绝缘纸的老化程度，并根据糠醛产生速率可进一步推断其老化速率以及剩余寿命。

糠醛分析的优点是：⑴取样方便，用油量少，一般只需油样十至十几mL。

⑵变压器不需停电。

⑶取样不需特别的容器，保存方便。

⑷糠醛为高沸点液态产物，不易挥发损失。

4）检测糠醛含量的要求。

根据DL / T596——1996电力设备预防性试验规程对油中糠醛含量的要求，在必要时应予以检测。

变压器绝缘材料老化的监测与评估方法变压器是电力系统中不可或缺的设备，而绝缘材料作为变压器重要的组成部分，在运行中容易受到老化的影响。

变压器绝缘材料老化的监测与评估方法的研究对于确保变压器的稳定运行和延长其寿命至关重要。

本文将详细介绍变压器绝缘材料老化的监测与评估方法。

一、非破坏性监测方法非破坏性监测方法是指对变压器绝缘材料进行监测和评估，而无需对其进行破坏性的取样或检测的方法。

这些方法具有操作简便、无损失、高效快速等特点。

1. 绝缘电阻测量法绝缘电阻测量法是一种常见的非破坏性绝缘老化监测方法，它通过测量绝缘材料的电阻值来判断其老化程度。

该方法主要适用于固体绝缘材料，如纸、油漆、胶木等。

通过比较绝缘电阻值的变化，可判断绝缘材料是否存在老化现象。

2. 热发射电子显微镜（TEM）分析热发射电子显微镜（TEM）分析是通过观察绝缘材料中微小颗粒的形态和分布来评估其老化程度。

该方法对于富含纸质绝缘材料的变压器尤为适用。

通过TEM分析，可以检测到绝缘材料中氧化物、纤维、沉淀物等微观颗粒，进而评估绝缘材料的老化程度。

二、破坏性监测方法相较于非破坏性监测方法，破坏性监测方法需要对绝缘材料进行取样或检测，但能够更准确地评估绝缘材料的老化情况。

1. 绝缘材料物理性能测试绝缘材料的物理性能测试是常用的破坏性监测方法之一。

通过对取样绝缘材料的物理性能进行测试，如材料的拉伸强度、热稳定性等，可以评估绝缘材料的老化程度以及其在变压器中的使用寿命。

2. 气体分析法气体分析法是一种通过检测变压器油中产生的气体，来评估绝缘材料老化程度的方法。

当绝缘材料发生老化、破损或击穿时，会导致油中产生相应的气体。

通过对油中气体成分和含量的分析，可以判断绝缘材料的老化情况，提前进行维修或更换。

三、红外热成像检测红外热成像检测是一种通过红外热像仪对变压器进行绝缘材料老化情况的监测。

通过检测变压器外壳的表面温度分布，可以发现绝缘材料存在的问题，如老化、破损等。

变压器绝缘材料老化的诊断方法变压器是电力系统中不可或缺的设备之一，它的运行稳定性直接关系到电网的安全稳定运行。

而变压器绝缘材料的老化是导致变压器性能下降甚至故障的主要原因之一。

因此，及时发现和准确诊断变压器绝缘材料老化的方法至关重要。

本文将介绍几种常用的变压器绝缘材料老化的诊断方法，并对其优缺点进行分析。

1. 电红外法电红外法通过检测变压器绝缘材料表面的温度分布来判断是否存在老化问题。

这种方法可以实时监测变压器绝缘材料的热点，及时发现潜在的故障点。

然而，电红外法只能检测表面温度，无法获取变压器绝缘材料内部的老化情况，因此其诊断结果有一定的局限性。

2. 超声波法超声波法通过发送超声波信号来检测变压器绝缘材料的声波特性，从而判断是否存在老化问题。

这种方法能够准确测量变压器绝缘材料的声速和声阻抗，进而判断绝缘材料的损伤程度。

然而，超声波法对设备的操作要求较高，且结果的解释和分析也较为复杂。

此外，超声波法只适用于某些特定类型的绝缘材料。

3. 空气超声法空气超声法是一种非接触的变压器绝缘材料老化诊断方法。

它利用超声波在绝缘材料内部的传播速度与材料完整性的关系，通过检测超声波信号的传播时间和振幅变化来判断绝缘材料的老化程度。

空气超声法具有操作简便、结果解释清晰等优点，但其对绝缘材料的形态和结构有一定的限制性。

4. 化学分析法化学分析法是一种通过化学试验来检测变压器绝缘材料老化程度的方法。

通常采用化学试剂对绝缘材料进行提取，然后利用色谱、质谱等技术对提取物进行分析。

化学分析法可以获得较为准确的老化程度信息，但需要耗费较长的时间和金钱，并对操作人员的技术要求较高。

综上所述，变压器绝缘材料老化的诊断方法有电红外法、超声波法、空气超声法和化学分析法等。

这些方法各有优缺点，可以根据实际情况选择合适的方法进行诊断。

在实际应用中，也可以结合多种方法进行综合判断，以提高诊断的准确性和可靠性。

未来随着科技的进步，相信会有更多更高效的变压器绝缘材料老化诊断方法被提出和应用。

变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型随着电力系统的发展，变压器在电能传输和分配中发挥着重要作用。

而变压器的绝缘材料是其核心组成部分，其可靠性和使用寿命直接影响整个系统的稳定性和安全性。

因此，研究变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型是非常重要的。

一、绝缘材料老化机理绝缘材料老化是指材料在长时间运行中，受到电磁场、电压、电流、温度等多种因素的作用下，发生物理化学变化，导致材料性能下降或失效的过程。

常见的绝缘材料老化机理包括热老化、电气应力老化、电晕老化和介质分解老化等。

1. 热老化当变压器长时间运行，绝缘材料会受到高温的影响，引起热老化。

热老化会导致绝缘材料的机械性能、电气性能和耐热性能下降。

特别是聚合物绝缘材料，在高温下容易发生变形、开裂和变色等现象，进而降低了绝缘材料的绝缘性能。

2. 电气应力老化在变压器运行过程中，由于电压和电流的作用，绝缘材料会承受电气应力。

长时间的电气应力作用会使绝缘材料分子链发生断裂和极化损失，导致绝缘材料的介电强度下降和漏电现象的出现。

3. 电晕老化电晕是指电压高于材料的击穿电压时，在绝缘材料表面或内部产生电弧放电现象。

电晕放电会导致绝缘材料表面和内部炭化、氧化，形成局部绝缘性能的劣化和绝缘击穿的风险。

4. 介质分解老化当变压器的绝缘材料受到异常电压冲击时，可能会发生介质分解现象。

介质分解会导致绝缘材料内部产生气体放电和放电通道，破坏了绝缘状况，从而加速绝缘材料的老化过程。

二、变压器绝缘材料寿命评估的模型为了预测变压器绝缘材料的使用寿命，研究人员和工程师提出了多种评估模型。

其中比较常用的有Arrhenius模型、Aging模型和Weibull模型。

1. Arrhenius模型Arrhenius模型基于热老化机理，通过热老化试验数据建立了绝缘材料老化速率与温度之间的关系。

该模型假设绝缘材料的老化速率与温度成指数关系，可以通过测定绝缘材料在不同温度下的老化速率，来评估绝缘材料在实际工作条件下的使用寿命。

油浸式电力变压器老化及寿命评估研究综述摘要油浸式变压器使用寿命主要取决于变压器油和固体绝缘材料的老化程度。

要评估和预测变压器的寿命周期，保证变压器安全、可靠运行，就要对变压器的老化与寿命状态进行实时监测与评估。

本文以油-纸绝缘系统的介电响应模型为例，对油浸式变压器的老化以及寿命评估进行分析。

关键词油浸式变压器；老化；寿命评估电力变压器是电网系统的关键设备，其运行可靠性直接关系到电网的安全稳定。

油浸式变压器的绝缘系统主要由绝缘油和固体绝缘组成，在长期运行中，固体绝缘受到化学、电气、机械、热能等作用，會产生CO、CO2、糠醛、水分等物质。

油纸绝缘中的水分含量是变压器能否可靠运行的一个重要指标，可以用其表征变压器内部绝缘系统的老化状态。

1 变压器老化寿命评估的意义电力工业的迅猛发展对电力系统的安全运行及供电可靠性提出了更高的要求。

变压器是电网中能量转换、传输的核心，在电力系统中处于极其重要的地位。

正因为电力变压器自身的昂贵造价及其在电力系统中的重要地位，其发生事故所带来的直接或间接损失将是非常巨大的。

因此，保证变压器的安全运行，对电力系统具有非常重大的意义。

目前，使用最广泛的电力变压器是油浸式变压器。

油浸式电力变压器绝缘系统的安全可靠性，是变压器正常工作运行的基本条件，绝缘材料的寿命对变压器的使用寿命起决定作用。

2 油纸绝缘系统的介电响应模型油纸绝缘系统是由不同介质组成，即微弱极性的绝缘油混合着更低极性的绝缘纸板。

由于介质具有各自的介电特性，油纸绝缘系统既存在电介质的单独特性，又包含不同介质组合体的介电特性，使电荷积累在油纸介质的交界面处，这种极性被称作Maxwell-Wagner或界面极化。

矿物质油的介电响应特性比较简单，相对介电常数和电导率在已知温度下基本为常数，因此介电响应可以忽略；纸板介电响应特性与其水分含量和产品老化状态有很大联系，建立合适的等效模型，可以计算油纸绝缘系统的介电响应特性。

近年来，基于介电响应特性，学者们提出了一些变压器油纸绝缘系统的等效电路模型。

变压器绝缘老化监测与评估方法与案例随着电力设备的不断发展，变压器作为电力系统中不可或缺的设备，承担着电能的传输和配送任务。

然而，由于长期使用和环境因素等原因，变压器绝缘老化问题日益突出，给电力系统的正常运行带来了极大的安全隐患。

因此，如何准确监测和评估变压器绝缘老化情况，成为了电力行业亟待解决的问题。

一、绝缘老化监测方法1. 电工参数法电工参数法是一种常用的变压器绝缘老化监测方法，其原理是根据变压器运行时采集到的电工参数来评估绝缘老化程度。

常见的电工参数包括绝缘电阻、介质损耗因数和介质容量等。

通过定期测试这些电工参数的数值，并与变压器设计时的数值进行比较，可以初步判断绝缘老化情况。

2. 频率特性法频率特性法是一种通过变压器的频率响应来判断绝缘老化程度的方法。

当绝缘老化导致变压器的频率特性发生变化时，可以通过频率响应测试来检测到。

常见的频率响应测试包括低频电压响应测试和频率响应分析测试。

频率响应测试能够提供更为详细的绝缘老化信息，并且能够检测到绝缘老化的早期迹象。

3. 化学分析法化学分析法是一种通过变压器油中的特定成分来评估绝缘老化程度的方法。

变压器油中含有的气体、溶解气体和溶解电解质等物质会随着绝缘老化程度的加剧而发生变化，通过对这些物质的分析可以判断绝缘老化的情况。

常见的化学分析方法包括气体色谱法、红外光谱法和溶解气体分析法等。

二、绝缘老化评估方法1. 指标评估法指标评估法是一种通过对绝缘老化监测指标进行定量评估的方法。

根据绝缘老化监测结果中的电工参数、频率特性和化学分析等指标，结合已有的评估标准和经验数据，进行综合评估。

通过对评估结果的分析，可以判断绝缘老化的等级和剩余使用寿命，为变压器维护和运行提供依据。

2. 图像处理法图像处理法是一种通过对变压器绝缘老化图像进行处理和分析的方法。

通过采集变压器外部和内部的图像，利用图像处理技术对图像中的绝缘老化信息进行提取和分析。

图像处理法能够直观地反映绝缘老化的情况，并且能够检测到一些细微的老化迹象。

变压器绝缘材料老化的监测与评估方法研究随着电力行业的快速发展，变压器在输电中起着越来越重要的作用。

而变压器的绝缘材料老化问题也越来越受到人们的关注。

经过长时间运行后，变压器绝缘材料开始老化，电气性能下降，甚至可能会导致事故发生。

如何及时准确地监测和评估变压器绝缘材料的老化情况，成为了电力行业的一个重要问题。

一、老化机理变压器绝缘材料的老化主要分为两种类型：热老化和氧化老化。

热老化是指材料在高温下长时间暴露，分子结构受到破坏，导致电气性能下降。

氧化老化是指材料在大气中或者含氧物质中受到氧化作用，材料质量逐渐变差，电气性能同样会下降。

二、监测方法1. 物理测试法物理测试法是利用物理学原理对变压器绝缘材料进行测试，以确定材料的电气性能是否有所下降。

物理测试法包括介电强度测试、电容测试、介电损耗测试等。

这些测试方法可以快速准确地判断绝缘材料的损耗情况。

2. 化学测试法化学测试法是利用化学试剂对绝缘材料进行测试，以确定材料是否已经老化。

化学测试法包括抽油法、塞尼定法、气相色谱法、红外分析法等。

这些测试方法可以直接检测绝缘材料的化学成分，判断材料的老化程度。

三、评估方法1. 综合评估法综合评估法是指针对变压器绝缘材料进行多项测试，并对测试结果进行综合分析，以确定绝缘材料是否老化。

综合评估法可以从多个角度对绝缘材料进行评估，评估结果更加准确。

2. 经验评估法经验评估法是指根据变压器运行情况，结合历史数据和经验，对绝缘材料进行评估。

经验评估法不需要进行大量测试，节省了时间和成本，但是评估结果可能会有一定的偏差。

四、结论变压器绝缘材料老化的监测和评估对保障电力系统的安全运行非常重要。

在检测时，可以结合物理测试法和化学测试法等多种方法进行测试，并通过综合评估法和经验评估法等方法对测试结果进行分析，得出准确的评估结果。

未来，应加强对变压器绝缘材料老化机理的研究，提出更加科学的监测和评估方法，将电力系统的安全运行保障得更加完善。