糠醛含量对变压器纸绝缘影响的研究
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摘要
变压器运行维护工作在确保电网的安全稳定可靠运行中起着举足轻重的作用。作为电网中的最重要的设备,变压器的固体绝缘过热老化及绝缘剩余寿命的检测评估十分重要的。我国目前最常见的变压器类型是油浸式变压器。目前,上海电力公司使用的变压器其使用寿命一般在30-40年左右。在其使用寿命期之内,一般规定投运后的5年内要进行一次大修,此后每5-10年要大修一次。大修一般指的是吊芯大修,同时更换变压器油(有时只进行有载检修、调换有载的油)。无论何种大修,其纸绝缘机构总是无法得到更换。随着变压器使用年份的增加,其纸绝缘老化程度的不断上升,变压器的机械和电气强度会大大下降,从而影响到变压器的安全稳定运行。
构成变压器固体绝缘材料的绝缘纸及绝缘纸板,是由未经漂白的硫酸盐纤维素在造纸时经过加工而得到的。在热、电等老化因素的共同作用下,纤维素分子链各个单体间发生断裂,而其平均聚合度也会因此而下降。在实验室可以采用ASTM D-4243测试方法可以测定绝缘纸板的聚合度。但是获取纸样是一项具有破坏性而且非常昂贵的工作,并且需要在变压器停电的情况下才能够进行。而采用高效液相色谱仪检测变压器油中的糠醛含量,可以有效地避免停电取绝缘纸板这一破坏性工作。而测量糠醛含量,只需取一定的油样即可进行分析。Q/CSG1 0007-2002电力设备预防性试验规程对油浸式电力变压器的试验项目、周期和要求作出了规定,糠醛含量在4mg/L时,可以认为该变压器的纸绝缘部分处于严重老化的状态。
目前上海市变压器修理厂有多种试验方法分析电力变压器绝缘老化程度,最常规的试验是气相色谱分析试验。但是由于气相色谱分析试验只能分析变压器固体绝缘老化程度,而忽略了对变压器纸质绝缘结构老化程度的分析。同时,电力设备预防性试验规程中,由纸绝缘过热析出的糠醛含量仅以“必要时进行测量”这一模糊不清的概念进行描述,不能满足纸绝缘老化的分析需求。因此,本文将对变压器发热后纸绝缘析出糠醛的原理进行分析,对上海地区的一些典型变压器的糠醛含量进行了测试调研,通过计算,分析糠醛含量对变压器绝缘的影响,并通过聚合度这一概念预测变压器的剩余使用寿命,为变压器的剩余运行年限提供一定的参考。
The oil-filled transformer is one of the major large sacle equipments in the power grid. Therefore, it’s such an important thing to measure its solid and paper insulation and to forecast the remainder of the transformer life time. Here in China, though we have the transformer capital repaired in every 5 years, get the oil changed, and have the oil choromatogram analysis done, we just igore the importance of what the paper insulation system does to keep the transformer in steady operation. During the repair, what can not be changed or fixed is the paper insualtion system.
As the time passes by, the insulation of a transformer is degrading, and the paper separate out furfural, According to Power Equipment Preventive Test Procedures for Oil-Filled Transformer, the test period for furfural content is described as“if it is necessary”. But comparing the methods of ageing diagnosis of insulation, it is found that most effective way to evaluate the state of insulation ageing is to measure the
furfural content. After building a linear mathematical model and analyzing the connection with furfural content and degree of polymerization, a mathematical formula can be presented to forcast the remainder of a transformer life time. The outcome is that we can link the result of the test for furfural content with the oil chromatogram to evaluate the state of solid insulation of a transformer to decide if the transformer should be still used or not.
构成变压器固体绝缘材料的绝缘纸及绝缘纸板,是由未经漂白的硫酸盐纤维素在造纸时经过加工而得到的。在热、电等老化因素的共同作用下,纤维素分子链各个单体间发生断裂,而其平均聚合度也会因此而下降。在实验室可以采用ASTM D-4243测试方法可以测定绝缘纸板的聚合度。但是获取纸样是一项具有破坏性而且非常昂贵的工作,并且需要在变压器停电的情况下才能够进行。而采用高效液相色谱仪检测变压器油中的糠醛含量,可以有效地避免停电取绝缘纸板这一破坏性工作。而测量糠醛含量,只需取一定的油样即可进行分析。Q/CSG1 0007-2002电力设备预防性试验规程对油浸式电力变压器的试验项目、周期和要求作出了规定,糠醛含量在4mg/L时,可以认为该变压器的纸绝缘部分处于严重老化的状态。
目前上海市变压器修理厂有多种试验方法分析电力变压器绝缘老化程度,最常规的试验是气相色谱分析试验。但是由于气相色谱分析试验只能分析变压器固体绝缘老化程度,而忽略了对变压器纸质绝缘结构老化程度的分析。同时,电力设备预防性试验规程中,由纸绝缘过热析出的糠醛含量仅以“必要时进行测量”这一模糊不清的概念进行描述,不能满足纸绝缘老化的分析需求。因此,本文将对变压器发热后纸绝缘析出糠醛的原理进行分析,对上海地区的一些典型变压器的糠醛含量进行了测试调研,通过计算,分析糠醛含量对变压器绝缘的影响,并通过聚合度这一概念预测变压器的剩余使用寿命,为变压器的剩余运行年限提供一定的参考。
The oil-filled transformer is one of the major large sacle equipments in the power grid. Therefore, it’s such an important thing to measure its solid and paper insulation and to forecast the remainder of the transformer life time. Here in China, though we have the transformer capital repaired in every 5 years, get the oil changed, and have the oil choromatogram analysis done, we just igore the importance of what the paper insulation system does to keep the transformer in steady operation. During the repair, what can not be changed or fixed is the paper insualtion system.
As the time passes by, the insulation of a transformer is degrading, and the paper separate out furfural, According to Power Equipment Preventive Test Procedures for Oil-Filled Transformer, the test period for furfural content is described as“if it is necessary”. But comparing the methods of ageing diagnosis of insulation, it is found that most effective way to evaluate the state of insulation ageing is to measure the
furfural content. After building a linear mathematical model and analyzing the connection with furfural content and degree of polymerization, a mathematical formula can be presented to forcast the remainder of a transformer life time. The outcome is that we can link the result of the test for furfural content with the oil chromatogram to evaluate the state of solid insulation of a transformer to decide if the transformer should be still used or not.
引文
[1]国家电网公司电力设备预防性试验规程[Z]Q/CSG1 0007-2004.
[2]操敦奎,许维宗.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]张全元.变电运行现场技术问答[M].北京:中国电力出版社,2009.
[4]黎瑞珍,董明洪.紫外分光光度法测定几种白酒中的糠醛[J].琼州大学学报, 2005,(05).
[5]张潮海,J.M.K.MacAlpine.糠醛浓度判断变压器绝缘纸寿命的综述[J].高电压技术,2001,(04).
[6]张玉霞,石君辉.紫外分光光度法测定白酒中糠醛的含量[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2002,(01).
[7]陈俊波,刘辰.高效液相色谱检测灭多威的研究[J].安徽化工,2006,(04).
[8]傅晨钊,彭伟,王帅,黄林,黄华,袁春波.上海地区电网大型降压变油中糠醛含量的统计分析[J].变压器,2006,(3).
[9]祁炯,潘芬道.变压器油中糠醛含量测试与分析[J].安徽电力,2005,(04).
[10]吴三毛,吴平.变压器油中糠醛含量分析方法研究[J].热力发电,2008,(12).
[11]林朝辉,张彼德.利用糠醛含量进行变压器寿命预测[J].变压器2009,(07).
[12]沈一平,郑德福.糠醛浓度分析在电力变压器固体绝缘老化诊断中的应用[J].高压电气,2008,(1).
[13]曹晓云,郑朝辉.变压器油中糠醛含量的测试与分析[J].华北电力科学研究院有限责任公司
[14]西安电力电容器研究所.高效液相色谱法分析电绝缘材料应用报告[J].绝缘材料,1989,(02).
[15]傅明利,贾瑞君.变压器中纸绝缘热老化的试验研究[J].电网技术,1988,(03).
[16]董传贵,邢晓玲.采用液相色谱法测定变压器油中糠醛含量[J].华北电力技术,1989,(02).
[17]董传贵,邢晓玲.测定油中糠醛含量判断变压器固体绝缘老化程度[J].华北电力技术,1990,(Z1).
[18]薛辰东,范起明.变压器油处理对油中糠醛含量的影响[J].华北电力技术,1992,(11).
[19]李国兴,姜子秋.热虹吸器对变压器油中糠醛测定的影响[J].高电压技术,2001,(01).
[20]张潮海,J.M.K.MacAlpine.糠醛浓度判断变压器绝缘纸寿命的现场测量[J].高电压技术,2001,(06).
[21]宋卓;卢立秋.变压器绝缘老化的诊断与剩余寿命的分析[J].天津电力技术,2004,(04).
[22]祁炯,潘芬道.变压器油中糠醛含量测试与分析[J].安徽电力,2005,(04).
[23]林朝辉,张彼德.变压器油浸式变压器固体绝缘诊断及剩余寿命预测[J].高压电器, 2010,(09).
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[23]林朝辉,张彼德.变压器油浸式变压器固体绝缘诊断及剩余寿命预测[J].高压电器, 2010,(09).