試驗(yàn)變壓器絕緣老化分析及其壽命管理電力系統(tǒng)運(yùn)行中的大型電力變壓器，在電、熱、化學(xué)、電動(dòng)力的作用下，絕緣逐漸老化。據(jù)統(tǒng)計(jì) ，變壓器運(yùn)行維護(hù)**造成的事故約占事故總數(shù)的一半。變壓器是電力系統(tǒng)*重要、*昂貴的大型設(shè)備，若它發(fā)生故障，將會(huì)引致大面積停電事故。
　　深圳供電局目前擁有110 k V及以上變電站59座，主變壓器171臺(tái)，容量11 585 MVA，電網(wǎng)龐大，負(fù)荷密集。若按每個(gè)電壓等級(jí)和容量進(jìn)行備品，那么將占用巨額的資金；同時(shí)萬(wàn)一出現(xiàn)故障，搶修復(fù)電周期長(zhǎng)。在目前深圳電網(wǎng)容量還遠(yuǎn)未達(dá)到“n－1”水平情況下，長(zhǎng)時(shí)間停電造成的影響和損失將是深遠(yuǎn)和無(wú)法估量的，也是**供電企業(yè)供電可靠性要求（99．96%）所不允許的。目前，變壓器的入侵波保護(hù)、內(nèi)過(guò)電壓保護(hù)比較健全，氧化鋅避雷器廣泛應(yīng)用，變壓器制造水平和絕緣水平得到不斷提高。在這種形勢(shì)下，科學(xué)的運(yùn)行監(jiān)督能提高變壓器**運(yùn)行水平，提前發(fā)現(xiàn)缺陷和預(yù)知將來(lái)故障類別 ，這對(duì)延長(zhǎng)變壓器的壽命周期，提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益有十分重要的意義。因此必須高度重視變壓器的壽命管理。
　　1　加速變壓器壽命終結(jié)的根源是絕緣的老化
　　絕緣老化，使變壓器逐漸喪失原有的機(jī)械性能和絕緣性能，運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁振動(dòng)和電動(dòng)力，也容易使變壓器損壞；絕緣強(qiáng)度降低易產(chǎn)生局部放電、絕緣的工頻及沖擊擊穿強(qiáng)度降低，造成變壓器的擊穿損壞。
　　1．1　熱的原因造成絕緣老化
　　變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，溫度超過(guò)絕緣材料允許的數(shù)值，固體絕緣高分子鏈發(fā)生裂變，造成絕緣材料變脆弱，聚合度降低加速絕緣老化，縮短變壓器壽命。固體絕緣過(guò)熱有大量CO，CO2及C2H4，H2氣體產(chǎn)生，絕緣油在高溫下也產(chǎn)生H2及各種特征氣體。深圳供電局水貝變電站原1號(hào)主變壓器（90MVA，220 k V/110 kV/10 k V，保定變壓器廠1984年生產(chǎn)）在1988～1989年間，由于系統(tǒng)負(fù)荷加重，經(jīng)常超、滿負(fù)荷運(yùn)行，表1列出該變壓器1989～1993年間的色譜分析結(jié)果。
　　從表1可知，總烴體積分?jǐn)?shù)超過(guò)150×10－6，φ（C2H4）／φ（C2 H6）的比值為7．9～10．7。當(dāng)φ（C2H4）／φ（C2 H6）大于3時(shí)，變壓器處于較高的過(guò)熱區(qū)。變壓器過(guò)熱，CO＋CO2生成量明顯增多，CO＋CO2生成量與絕緣壽命有密切關(guān)系。表2列出該變壓器CO＋CO2生成量情況。
　　當(dāng)CO＋CO2生成量為1～1．25 mL／g時(shí)，絕緣聚合度降低50%（絕緣材料抗張力降低50%），此時(shí)變壓器不能運(yùn)行。從表2可看出，該變壓器CO＋CO2生成量在0．25～0．32 mL／g范圍，這時(shí)絕緣材料聚合度降低20%左右，絕緣已部分老化。按阿列紐斯法則，變壓器超過(guò)*大允許溫度后，每上升6℃，變壓器壽命減少1年，表明運(yùn)行變壓器不允許超負(fù)荷運(yùn)行。水貝站1號(hào)主變壓器，1985年投運(yùn)至1993年退出運(yùn)行時(shí)，8年運(yùn)行中經(jīng)常處于滿載及過(guò)載狀況（約有1年多時(shí)間），造成變壓器加速老化，1993年吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣變脆。絕緣油的色譜分析有C2H2氣體（體積分?jǐn)?shù)5×10－6），總烴超標(biāo)（體積分?jǐn)?shù)大于150×10－6），變壓器嚴(yán)重滲油，為了**起見(jiàn)，決定把變壓器退出運(yùn)行。
　　1．2　氧化造成絕緣油的老化
　　絕緣油與空氣接觸后，加速絕緣油的老化，使油tanδ增大，產(chǎn)生大量油泥，油泥的產(chǎn)生堵塞油道 ，影響散熱，造成局部過(guò)熱。油與銅金屬直接接觸，易產(chǎn)生有機(jī)酸，降低變壓器絕緣性能，老化過(guò)程*終產(chǎn)物是水分子，超高壓全密封變壓器微水量增多，意味著絕緣有老化跡象。
　　1．3　電氣原因引發(fā)的老化
　　1．3．1　變壓器出口突發(fā)性短路
　　運(yùn)行變壓器出口突發(fā)性三相短路，大電流產(chǎn)生的電動(dòng)力引發(fā)變壓器絕緣位移，線圈變形、電場(chǎng)分布極不均勻，造成變壓器壽終。深圳供電局在1992～1995年間，共發(fā)生24次大型變壓器10 kV出口短路，10 kA以上三相短路電流沖擊造成5臺(tái)110 kV的31．5 MVA和50 MVA變壓器損壞。例如：1993年6月24日，110 kV寶安站2號(hào)主變壓器（31．5 MVA，110 kV/10 kV，三菱公司造）10kV出口三相短路，停電時(shí)間110 h，損失電量290MWh，變壓器燒壞。由此可見(jiàn)，變壓器出口突發(fā)性短路將對(duì)變壓器造成極大損傷并引發(fā)大面積停電，危害極大。
　　1．3．2　局部放電的發(fā)生加速變壓器的劣化
　　局部放電能引發(fā)絕緣表面樹枝放電。伴隨局部放電有大量H2及C2H2，CH4，C2 H4氣體產(chǎn)生。
　　2　阻止變壓器加速老化的措施
　　2．1　防止過(guò)負(fù)荷運(yùn)行
　　過(guò)負(fù)荷運(yùn)行加速變壓器不可逆的老化，縮短變壓器的壽命。深圳供電局在1996年絕緣油色譜分析中，發(fā)現(xiàn)7臺(tái)110～220 kV變壓器總烴超標(biāo)，是局部過(guò)熱所致，事發(fā)后馬上對(duì)產(chǎn)生局部過(guò)熱7臺(tái)變壓器限負(fù)荷運(yùn)行，防止變壓器再出現(xiàn)局部過(guò)熱。
　　2．2　防止變壓器出口突發(fā)性短路
　　深圳電力系統(tǒng)容量大，負(fù)荷側(cè)出口短路電流大，造成變壓器損壞概率很高。為了變壓器**運(yùn)行 ，采取下列措施：
　　a）改變10 kV中性點(diǎn)接地方式。市區(qū)電纜線路多，從1995年開(kāi)始，實(shí)施10 kV中性點(diǎn)經(jīng)16Ω電阻接地運(yùn)行。現(xiàn)已有24座變電站安裝65套中性點(diǎn)接地裝置。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地后，單相接地時(shí)，電阻能泄放熄弧后半波電荷的積聚，減少產(chǎn)生振蕩的能量，降低零序電位，減慢恢復(fù)電壓上升速度，大大降低過(guò)電壓幅值和過(guò)電壓產(chǎn)生概率。郊區(qū)較多架空線路，變電站10 kV中性點(diǎn)安裝自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈（現(xiàn)已有8座變電站安裝24套自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈）。10 kV中性點(diǎn)接地方式的改變，消除了單相接地轉(zhuǎn)變成三相短路的可能性，防止變壓器出口三相短路燒壞變壓器。
　　b）變電站10 kV設(shè)備采用全封閉加強(qiáng)絕緣真空開(kāi)關(guān)柜。新建變電站一律使用全封閉真空開(kāi)關(guān)柜。舊變電站采用變壓器10 kV出線及高壓室母線包絕緣，10 kV開(kāi)關(guān)柜無(wú)油化改造及全工況改造，加強(qiáng)10 kV設(shè)備的絕緣。
　　c）改善10 kV配電室運(yùn)行環(huán)境。采用封閉、抽濕、定期清掃，重要配電室加裝空調(diào)的方法改善10 kV配電室運(yùn)行條件。
　　d）安裝線路氧化鋅避雷器及配電防爆氧化鋅避雷器，降低系統(tǒng)過(guò)電壓水平。
　　e）加強(qiáng)配網(wǎng)改造。1994年開(kāi)始，深圳供電局加大了配網(wǎng)改造力度，將城區(qū)架空線有計(jì)劃地逐步改為地下電纜，郊區(qū)架空線則改為架空絕緣導(dǎo)線，改善了運(yùn)行條件，降低了短路事故率。
　　經(jīng)過(guò)整改，1995年后，深圳供電局再未發(fā)生變壓器出口短路引發(fā)變壓器燒毀及停電事故，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　2．3　采用全密封變壓器
　　全密封變壓器使變壓器油與空氣隔離，減少油的氧化。非全密封變壓器加強(qiáng)密封膠囊的維護(hù)及變壓器充氮措施。
　　3　大型變壓器壽命管理的內(nèi)容
　　變壓器壽命管理的核心是確定絕緣壽命的狀態(tài)。除從源上防止變壓器絕緣老化的措施外，應(yīng)建立一系列檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)制度，保證變壓器**運(yùn)行。
　　3．1　預(yù)警系統(tǒng)
　　大型變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（氫氣、局部放電及絕緣在線監(jiān)測(cè)）能預(yù)先發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中變壓器的異常狀態(tài)。在線監(jiān)測(cè)與專家系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)對(duì)變壓器絕緣進(jìn)行預(yù)測(cè)，把變壓器的異常發(fā)現(xiàn)于萌芽之初。
　　3．2　現(xiàn)場(chǎng)診斷
　　現(xiàn)場(chǎng)診斷是確定變壓器絕緣強(qiáng)度的手段?，F(xiàn)場(chǎng)診斷和趨勢(shì)分析的結(jié)合是*重要的檢測(cè)手段，能及時(shí)檢測(cè)變壓器的過(guò)熱、局部放電、電介質(zhì)劣化、線圈位移等。有下列檢測(cè)項(xiàng)目：
　　a）局部放電測(cè)量。當(dāng)變壓器有異?；蛴蜕V中出現(xiàn)C2H2時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)量 。超聲波局放儀能對(duì)發(fā)生局部放電部位進(jìn)行定位。
　　b）油溫及線圈溫度的定期測(cè)量。能發(fā)現(xiàn)變壓器是否過(guò)載或局部過(guò)熱，從而進(jìn)行更細(xì)致的診斷。
　　c)油的色譜分析。通過(guò)對(duì)變壓器油中氣體含量的色譜分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器異常。
　　d）油中糠醛含量測(cè)量。能判斷變壓器的老化程度，當(dāng)色譜分析中CO或CO2含量高時(shí)應(yīng)作此項(xiàng)測(cè)量 。
　　e）絕緣油的微水分析。
　　3．3　狀態(tài)檢修
　　根據(jù)變壓器的絕緣狀態(tài)及運(yùn)行狀態(tài)有條件地進(jìn)行檢修，變壓器狀態(tài)檢修能節(jié)省人力、物力，提高檢修質(zhì)量。
　　4　結(jié)論
　　試驗(yàn)變壓器絕緣老化分析及其壽命管理。變壓器的壽命管理是用科學(xué)的方法，采用防止絕緣老化的措施，主次分明地對(duì)變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷和狀態(tài)檢修。所有的狀態(tài)評(píng)估、診斷的*終目的是以盡量少的人力、物力保證變壓器的**運(yùn)行，延長(zhǎng)變壓器使用壽命。