试析变压器油中颗粒度对变压器绝缘强度的影响

试析变压器油中颗粒度对变压器绝缘强度的影响

黄剑

（新疆油田公司克拉玛依电厂新疆克拉玛依834008）

摘要：随着我国电力工业的发展，供电量逐年上升，电力变压器也逐渐向高电压、大容量方向发展。同时，随着制造技术的提高，变压器产品各部位绝缘距离逐渐减小，油纸组合绝缘的介电强度越来越受到重视，所以近年来对变压器油中颗粒度的研究受到各制造厂和用户的普遍关注。

关键词：变压器；油中颗粒度；绝缘强度

一、变压器老化成因和影响变压器绝缘故障的主要因素

1.1变压器绝缘老化的危害及加强变压器绝缘老化检查的重要性

变压器是电力设备中的一个必备成分，同时也是一个易损部件，当前，我国电力系统运行过程中所使用的变压器有很大一部分以超出或者接近使用年限，但由于考虑到大型变压器更换所带来的成本问题，电力公司没有对变压器进行适时的更新和更换，这在很大程度上增加了用电安全事故的发生几率，对整个电力系统的安全和稳定运行埋下了隐患。变压器的绝缘械强度会随着绝缘老化程度的加深而逐渐降低，将会降低变压器运行的可靠性，使得变压器不能对短路大电流起到良好的抵抗作用，变压器的绝缘老化将会使其丧失原有的绝缘性能和机械性能，使得变压器很容易受到电路运行中的电动力和电磁振动的冲击而损坏，丧失了原有的工作性能，更有可能在线路中产生局部放电的现象，线路的冲击击穿强度大大下降，电力系统中的绝缘工频也受到较大程度的影响，对电力系统的安全和稳定运行存在不良的影响。变压器的绝缘老化对电力系统和电力线路的危害极大，因此，加强变压器老化的成因分析，做好变压器绝缘故障的检查显得尤为重要。在此情况下，建立一种科学、合理、有序的电力系统运行监督机制对于提高变压器的运行水平，延长变压器的工作寿命，提高经济效益具有重要的意义。

1.2电场的影响

在电力系统中，从影响变压器绝缘老化的各个因素看，电场对变压器绝缘老化的影响是最大的。电场在电力系统中是普遍存在的，而变压器受损的一个重要原因就是由于电场分布不均匀，产生电路的局部放电，以致造成变压器的绝缘击穿，而在电力系统的运行中，引起变压器周围电场分布不均的原因又是多方面的，首先，纵绝缘击穿是电场分布不均的一个重要原因，纵绝缘击穿产生的原因有两个方面，其一是过电压（主要有他快速瞬时过电压和操作波过电压）引起的纵绝缘击穿，其二是雷电冲击过电压引起的纵绝缘电场强度过大造成纵绝缘击穿。此外，由于工频过电压的原因造成了变压器主绝缘电场分布不均匀造成了局部的放电现象，这也是电场对变压器绝缘老化影响的一个重要方面。

1.3磁场的影响

磁场对变压器绝缘老化的影响仅次于电场对变压器绝缘老化的影响。对于电力系统中的磁场来说，主要有两种类型，即漏磁通磁场和主磁通磁场，漏磁通磁场是一种较为复杂的磁场，在该磁场的作用下，主要将会产生三种效应，即热效应、机械力效应和损耗效应。主磁通磁场的来源一般是用来传递电能，因此，漏磁通磁场所产生的热效应、机械力效应和损耗效应这三种效应成为影响变压器绝缘老化的主要原因。首先，漏磁通磁场所产生的热效应会通过热量传导的方式造成变压器的绝缘老化。在变压器的运行过程中，铁芯、绕组等相关的构件都会产生一定的损耗，这些损耗几乎都转化成一定的热量作用于变压器上，使得变压器局部温度升高，对于具有不同耐热性能的变压器来说，热效应对变压器的影响程度是不同的，当热效应产生的热量超过变压器的承受范围时，绝缘效果就会极度恶化，变压器的寿命将迅速降低，严重的情况下将会导致整个电力系统的瘫痪。机械力效应对变压器绝缘老化的影响主要表现为大型变压器在线圈漏磁场作用下，将在绕组导线上产生电磁力及动态机械力，这两个力的作用将会使变压器的绕组及其紧固件发生形变或位移，容易造成变压器的绝缘破坏，产生局部放电。损耗效应对变压器绝缘老化的影响主要是因为变压器的各个组件在通电的情况下产生磁场，进而会带来涡流损耗，而涡流损耗又会导致变压器局部温度过高，对变压器的各个金属构件造成影响，从而导致变压器的绝缘老化，对整个电力线路的正常运行具有不良影响。

二、颗粒度对不同绝缘结构强度的影响

最近发表了许多关于颗粒度对绝缘油击穿电压影响数据的文章，从这些数据中可看出电极的类型和电压的应用方式对油击穿电压的测试结果会有很大影响。而油中含水量也逐渐被重视起来。下面列举几种不同的电极类型对试验结果的影响。

污染水平是以100mL变压器油中大于5μm颗粒数量为依据表示的。以下试验采用两种油：一种是清洁油，第二种是在试验室中人为地使清洁油成为被污染的油。击穿电压或耐压的减小是参考清洁油。

三、颗粒对变压器绝缘强度的影响分析

3.1颗粒度对绝缘结构也会产生不同的影响

在高电压产品中，主要的受

损部位是高压引线及高压套管屏蔽处，一旦出现受损情况，将会使其在油隙中缺乏绝缘覆盖，而这个时候的油中颗粒将会对变压器的绝缘产生较大的影响。油中颗粒对变压器中的高压绕组和低压绕组也会产生一定的影响，由于高压绕组和低压绕组都有绝缘层覆盖，所以油中颗粒对其的影响相对较小，且表现出来的无绝缘击穿和击穿过程也各不相同。另外，沉积在绝缘材料表面上的颗粒对高压产品的绝缘强度也会产生不同的影响。

3.2不同的颗粒种类对绝缘强度的影响

对高压绝缘的影响因素中，金属颗粒产生的影响要远大于非金属颗粒产生的影响。由于金属颗粒较大，主要沉积在箱底和绝缘表面，所以，在对变压器故障的事件进行报道时很少发现故障原因是由金属颗粒污染产生的。由于金属颗粒含量小，并且能被抗氧化剂吸收而失去活性，所以金属颗粒一般不会对绝缘产生很大的影响。油中颗粒主要存在形式为非金属杂质，其本身对变压器的绝缘强度也不会产生很大的影响。但是，假如油中有水分和杂质共存时，二者对变压器的绝缘将会产生深远的影响。因此，在对油中颗粒度进行检测时，为了对绝缘性能的检测更为准确，应该连同油中含水量进行同时检测。

3.3不同类型电压下，颗粒度对绝缘强度的影响

杂质颗粒在直流电压的作用下将会产生定向运动，而且相对容易形成导电桥路。由此分析，变压器油中杂质颗粒度对设备介电强度影响在直流电压下要比交流电压下大的多。所以我国对于直流变设备要求油中洁净度达到NAS1级。

结语

综上所述，通过以上的分析，我们得知了变压器老化和绝缘故障产生的原因，针对以上问题，电力系统需要从多方面做好变压器老化和绝缘故障的预防工作，做好变电器的日常维护工作，要确保变压器不超负荷工作，加强故障预测和在线诊断，此外，通过在电力系统中增加合适的散热方式和避雷措施减少对变压器的损耗，将变压器的老化和故障的发生几率降至到最低，确保整个线路的安全性和稳定性，为我国电力事业的发展提供良好的基础，促进我国国民经济的又好又快发展。因此，我们应加强对变压器油的颗粒度的检测，根据其检测结果进行详细分析，判断事故发生原因给予及时解决才能够提供正常的工作效率。

参考文献

[1]宋伟.浅谈变压器油中颗粒度对变压器绝缘强度的影响[J].电工技术,2016.

[2]刘文洲.变压器电场绝缘强度计算中电力线算法的实现[J].变压器,2015.

作者简介：黄剑（1987.03）男四川德阳人，中国石油大学（华东）本科技术员，单位：新疆油田公司克拉玛依电厂。