唐峰1，刘湘平2
(1．深圳供电局，广东深圳518020；2．广东省电力试验研究所，广州5106【)0)
摘要：结合1台主变压器的运行实例。分析了绝缘油介质损耗因数超标与固体材料绝缘效果下降引起主变压器
故障的成因，其中油中的极性溶质与胶体通过增强油的导电性，增大其介质损耗值，造成主变压器油介质损耗值超标；固体材料绝缘效果下降导致主变压器发生故障的原因包括热的原因、电气原因和运行环境的原因。针对不同的故障特点和原因提出相应的防治措施。
关键词：主变压器；介质损耗因数；固体绝缘；故障
变压器油是主变压器的重要绝缘与冷却介质，其介质损耗值增大会导致变压器的本体绝缘水平下降，对变压器的安全运行产生严重影响。本文就变压器绝缘油介质损耗因数超标与固体材料绝缘效果下降的成因进行分析，并提出相应的防治措施。
1绝缘油介损超标成因分析
1．1 极性溶质引起油介质损耗值增大原因分析水、酸、金属离子等是引起变压器油介质损耗值增大的极性溶质，由这类极性溶质引起变压器油介质损耗值增大的原因有：
a)如果一般大型变压器油中水的体积分数不超过15弘L／L，则水分不会很严重地影响油介质损。耗值的升高。若绝缘油因进水受潮，则溶解的水分将受电场作用，降低绝缘油的绝缘性能，故微量的溶解水分会导致油介质损耗值增大。
b)酸性物质对油介质损耗值的影响取决于其酸值或pH值。若酸值变化过大，可能引起油介质损耗值的增大。变压器运行中氧化产生的有机酸是主要的酸性物质来源，还有变压器油炼制过程中残留的少量无机酸。
c)金属微粒对油介质损耗值的作用除了降低本身绝缘性能外，还有其氧化的催化作用，使绝缘油在运行条件下，在高温、强电场、氧气的作用下加快老化速率，派生出大量如水分和有机酸的极性物质，增强了变压器油的导电性，因而导致了油介质损耗值的增大。
1．2油中胶体引起介质损耗值超标成因分析变压器油是一种复杂的混合有机溶液，若其中溶入1～1()()肛m粒子。则极易形成胶体。由变压器油中的胶体引起介质损耗值增大的原因有：
a)主变压器出厂后油箱内壁附着残油或本身内壁材料附有溶胶杂质，或循环【里J路和储油罐内有溶胶杂质，变压器油注入或循环过程中溶胶杂质溶人其中形成胶体。例如真空加热滤油过程中橡胶油管与油接触的含极性物质醇酸树脂的绝缘漆溶解，均会使变压器中的油介质损牦值增大。
b)微生物细菌感染对主变压器油介质损耗值的影响。变压器在安装和大修过程中，有微生物侵入油体，其中能在油中生存的主要是生命力很强的细菌类、霉菌类和酵母菌类微生物，当油温适合及油pH值大于5时，微生物易于生存，且其自身溶解的水及有机碳化物均为其存活提供了基本条件，一般的微生物分子大小在1～1(J()pm，易使绝缘油形成胶体，造成微生物污染。一般而占，由于温度、湿度等条件，在变压器厂的储存油罐中常发生微生物感染，原因是较差的防潮效果和未采取滤油措施，再加上混合有油罐残留水，密封不严格，新老油交叉感染，这些对绝缘油的质量影响均十分明显。通过使用红外分光光度计检测油的组成成分或
在显微镜下检测油中细菌数，可检查是否发生微生物感染情况。
2固体材料绝缘效果下降引起主变压器故障成因分析固体绝缘材料老化使变压器原有的绝缘性能降
低，易产生局部放电，造成变压器的击穿损坏。
2．1 热原因造成固体材料绝缘效果下降
变压器长期超负荷运行，使温度超过绝缘材料允许的范围，造成固体绝缘材料高分子链断裂，结果使材料变脆、老化，从而导致绝缘性能降低。绝缘油过热产生的H：与固体绝缘材料在高温时产生的CO、C02及CzH。、H：气体导致绝缘材料过热老化。例如，某变压器超负荷运行产生()．25～o．32 mL／g的co和C02两种气体，使绝缘材料聚合度降低了20％左右，造成了部分绝缘材料的老化；当产生的Co和Cq两种气
体为1～1．25 mL／g时，绝缘材料的抗拉力降低5()％，变压器不能运行。
2．2 电气原因引发固体材料绝缘效果下降
在正常运行中，主变压器出口发生突发性三相短路，变压器绝缘因大电流产生的电动力发生位移，造成线圈变形。由于自然原因及人为因素引起的出口j柏短路，造成的危害极大，不仅会给主变压器带来致命损伤，且可能导致大面积停电。
局部放电能引发绝缘表面树枝放电，绝缘材料承受高压电场时在其表面或内部空隙会发生屡次放电，所产生的离子电弧和离子运动将严重侵蚀绝缘材料，使其绝缘性能下降，且伴随局部放电产生的大量H：及CH：、CH4、C：H。气体会影响固体材料的绝缘效果。
2．3环境因素引起固体材料绝缘效果下降
若主变压器周围存在灰尘、水分、腐蚀性气体、放射物和油类等，都会加速固体绝缘材料的老化，影响绝缘效果。杂质离子容易造成离子电流和离子碰撞，因此绝缘材料还要起到抗周围灰尘、气体侵蚀的作用，而且也要保护关联的导体。
3 主变压器典型故障的防治措施
3．1 绝缘油介损超标的防治措施
a)变压器制造厂要努力提高进厂原油的质量，做好进厂原油的质量检查工作，保证生产所用变压器的油质量合格。
b)在变压器的生产工艺流程中，要保证接触油的零部件清洁且无异物附着。需用变压器油冲洗的配件，冲洗后油的介质损耗值不能大于()．5％。
c)对新采用的材料要通过油相溶性试验来验证其对油的介质损耗的影响。
d)变压器出厂前，要逐台测定油介质损耗。
若超标，要在厂内换油，对备用油也需进行取样化
验，合格后方可出厂。
e)对正在安装或运行的变压器，应经常检查其油位、油色或有无渗漏现象。一旦出现油介质损耗增大，可用吸附材料如活性氧化铝、硅胶等处理变压器油，降低其介质损耗值使其达到国家标准(见表1)。近年来，简便适用的吸附方法一是采用压滤机吸附滤板，吸附滤板由两层滤纸之间夹吸附剂制成；另外，可用热油喷淋真宅干燥的方法，除去水分，最终提高主变压器的绝缘电阻以降低其介质损耗。

表1主变压器油介质损耗国家标准质量要求电压下，实现了油介质损耗减至0．94％。
电压主变压器油介质损耗值(加温到9()℃时)／％等级／kV新变压器油运行前变压器油运行油

3．2 主变压器固体材料绝缘效果下降的防治措施为防止固体材料绝缘效果失效，固体绝缘材料所处的环境温度不能过高，电气设备超负荷运行要适度，时间不能过长，且保持瓷套管及绝缘子的清洁，防止人为或自然原因造成的短路。应避免绝缘体受到振动、冲击、压力或其他力，应避免固体绝缘材料与酸、碱等强腐蚀性液体的接触，还应避免强烈射线的直接照射。在选择绝缘材料时，应考虑材料的性能，比如在高温环境下，聚合物绝缘体老化速度快，而热固性塑料绝缘材料如酚醛塑料的工作性能佳。
4工程实例
深圳供电局220 kV水贝变电站2号主变压器于1985年7月投产。1994年3月，因介质损耗值超标，对该主变压器进行了换油处理。1997年4月对该主变压器进行了滤油处理，经一段时间运行，该变压器油介质损耗参数试验值见表2。
表2滤油后主变压器介质损耗参数试验值从试验值可以发现，2002年初，油介质损耗值已超标，故在2002年1月再次进行了滤油处理，经一段时间运行，该变压器油介质损耗处理后的试
验值见表3。
可以看出经多次滤油后，酸值由o．038 7 m∥g降为o．()()o 19 mg／g，水溶性酸的pH值由4．4升
为5．4，且将微水的体积分数降低到15 pL／L以表3再次滤油后主变压器介质损耗参数试验值从试验数据的变化可以看出，造成该主变压器油介质损耗值超标的因素主要是绝缘油在高温运行时氧化产生的有机酸和水分，以及第一次滤油后主变压器铁心线圈向滤过的油中扩散的胶体杂质、绝缘残留溶胶等。该例表明，通过滤油，可以显著降低绝缘油的介质损耗。
5结束语
本文较为系统地介绍了因主变压器绝缘油介质损耗值超标与固体材料绝缘效果下降而引起的主变压器故障的成因及相应的防治措施。油中的极性溶质与胶体通过增强油的导电性，增大其介质损耗值，造成主变压器油介质损耗值超标。通过在变压器的生产中做好油的质量控制及在变压器的安装与运行中采用如吸附法等可达到防治效果。固体材料绝缘效果下降导致主变压器发生故障的原因包括热的原因、电气原因和运行环境的原因，其防治措施主要有禁止变压器长期超负荷运行，避免其发生短路，禁止将变压器安放在易受潮、易腐蚀或易受到强放射影响的环境中。
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作者简介：唐峰(1969一)，男，湖南邵阳人。高级工程师，工学学士，主要从事电力化学分析工作。

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