油浸式电力变压器老化及寿命评估

摘要：伴随着社会经济的快速发展，电网机容量也得到了相应的增长，在该形势下，对供电的需求也越来越高。油浸式变压器安全运行寿命取决于其绝缘老化情况，绝缘材料大部分是有机材料，比如纤维纸或者矿物油等，当变压器运行的时候所承受的应力较多，运行时间的持续增加，则设备老化速度也随之加快，久而久之容易造成设备绝缘性能下降，引起故障，对供电产生影响。故加强油浸式电力变压器老化以及寿命的评估也变得尤为重要。

关键词：老化；寿命；油浸式电力变压器；评估

电力行业在当前这个经济快速发展的情况下也得到了相应的发展，变压器寿命周期和外界应力、杂质污染、绝缘老化、各种补救措施等存在着密切的关系，目前国内电力变压器平均使用寿命在27年左右[1]。实践研究表示，变压器绝缘老化程度影响且决定着油浸式变压器运行的安全性以及使用寿命，通常情况下，变压器正常运行时变压器油能够再生或者更换，因此绝缘板和实际使用情况可决定油浸式变压器老年情况、使用寿命，延长电力变压器寿命所带来的经济效应、社会效应均比较大[2]。本文研究就油浸式电力变压器老化及寿命评估进行分析。

1、评估油浸式电力变压器老化寿命的意义

伴随着经济发展速度的加快，人们生活水平的持续升高，电力行业也得到了相应的发展，在这种情况下，社会对电力行业的供电质量要求也随之提高，电力设备运行的安全性也成为研究的热点。在电力系统中，变压器作为比较重要的一个部分，其运行的安全性、可靠性不仅和电力系统安全运行密不可分，同时也成为传输以及转换电网能量的核心，在整个设备运行以及维护中占据着非常重要的位置。油浸式电力变压器作为比较常见的变压器，如果在运行过程中发生故障，不仅容易引起大面积停电，同时还会对电力行业的发展产生不利影响，并且该设备所需维修时间也较长，一旦发生故障需要6个月左右的时间检修。由此可知，在电力系统中，电力变压器有着举足轻重的作用，如果其发生故障，不仅会带来直接损失，同时还会造成间接损失，故对油浸式电力变压器老化情况以及寿命进行合理地评估，也得到了电力部门的广泛关注。

2、油浸式变压器老化、寿命评估方式

实践研究发现，随着变压器的长时间运行，受多方面因素的影响和干扰，容易导致变压器绝缘体出现老化，常见因素有温度、湿度以及机械力等，如果这些因素未得到控制，久而久之就会就加快设备老化速度。目前在绝缘老化程度的判断上，多根据绝缘材料聚合度判断。当变压器外部短路时，绝缘纸可承受的拉伸强度就会减弱，如果降到出初始值15%，则表示设备已经处于非常危险的级别了[3]。实验发现，绝缘纸纤维DP＞450，失效概率0，如果＜250，失效概率1。在估算变压器剩余寿命时，可通过平均DP计算，计算公式为nL/n0=（1-r）L，该公式中n0、r分别代表DP起始值、平均DP下降率，nL代表L后的平均DP，而L表示年数。通过该公式可对设备老化程度进行估算，从而更好地掌握设备运行时间。

3、固体绝缘结构以及老化原理

通过多项研究和实验分析可知，固体绝缘结构多为纤维素绝缘材料的，主要构成部分为90%Q纤维素、10%半纤维素、少量木质素等，在这之中，纤维素多为结晶，属于长链状高聚物，所比重较大，一般在69%左右；半纤维素和木质素均属于聚合物，成分如果不达标，不仅会对变压器绝缘强度产生不利影响，同时还会对机械设备安全运行产生威胁，缩短设备的使用寿命。如果绝缘纸持续老化，则其抗拉强度以及聚合度均容易受影响，但是固体绝缘老化又是避免不了的，所致各种危害以及影响也均是不可恢复的，对此，及时且有效地评估设备老化情况也成为确保设备安全运行的重中之重[4]。通过上文内容的阐述可知，绝缘材料寿命和变压器使用寿命之间是挂钩的，选择固体绝缘材料的时候，不仅要以机械强度作为基准，同时还要确保其具有良好的绝缘性能，能够长时间且安全地运行，老化特性显著，这样才可以更好地满足设备运行需求。

4、电力变压器老化特性、维修及展望

经大量实践研究分析发现，目前现有的电力变压器所用绝缘结构都是油纸，由于固体绝缘的老化特性比较特殊，不可恢复，因此在运行过程中，如果其性能状态比较差，满足不了要求，则容易使电力变压器寿命缩短，甚至还有可能对维护策略的明确产生影响。

机械设备以及零件容易发生故障的一个重要原因就是绝缘材料油性老化，鉴于此，为确保设备的安全运行，可将设备使用特点以及维修特点作为基准，对既往出现的故障规律进行总结，参照故障特点，合理选择检修方式，准确评估设备使用性能以及寿命。从目前市场上大型电力变压器来看，不管是设计，还是生产，油质绝缘结构都得到了广泛青睐，且广泛应用于设备中，但是在实际运行过程中，由于受机械、天气、设备自身、化学等多种因素的影响，导致其性能持续降低，如果未得到及时检修，则容易引起非计划性停电，情况严重时还有可能造成灾难性事故[5]。因绝缘纸板没有办法更换，故只可降低其老化程度延长寿命，比如在纸中添加抗氧化剂，合理监测变压器热点温度，降低热点温度也可达到延长变压器寿命的目的。除此之外，在今后的研究中，为了更加准确、快速地掌握变压器热点温度以及温度场，准确评估设备运行能力以及寿命，可动态调整负荷以及冷却装置作为主要方向，以获得更加准确的数据信息。

5、结束语

综上，电力系统中比较昂贵且比较重要的设备之一就是变压器，其运行的正确性以及安全性均关系着整个系统运行的稳定情况。因实际运行条件以及负荷存在着很大的差异，故造成变压器绝缘容易老化，导致其使用寿命下降，故对电力变压器老化情况进行合理地监测和对变压器运行寿命进行合理地评估，是确保设备安全运行的关键。

参考文献

[1]郑含博，张镱议，刘捷丰，等. 一种油浸式电力变压器纸绝缘老化评估新特征量[J]. 电力自动化设备，2018，38（10）：147-152.

[2]谭乐，马健，张亚冰，等. 油浸式电力变压器动态载荷评估技术研究[J]. 电气技术与经济，2024（5）：34-36，40.

[3]范利明，杨陆卫. 油浸式电力变压器纸绝缘老化特性试验分析[J]. 电工技术，2021（15）：149-150，153.

[4]韩嘉言，任胤霖，林霏，等. 低温环境下油浸式电力变压器绝缘介电参数归算方法研究[J]. 黑龙江电力，2024，46（1）：12-17.

[5]赵珩，杨耀杰，苗堃，等. 油浸式电力变压器绝缘纸老化特征量的研究进展[J]. 变压器，2020，57（9）：38-43.