浅谈变压器油中颗粒度对变压器绝缘强度的影响

【摘要】由于我国变压器颗粒度的水平相比与产于外国的变压器仍存在些许差距，所以，研究变压器油中颗粒度对变压器绝缘性能的影响是很重要的，其有利于提高绝缘油的颗粒度检测水平，能够确保大容量变压器的正常运行。笔者通过分析变压器油中颗粒度导致变压器绝缘性能的故障，进一步探讨了颗粒度对变压器绝缘强度的影响，期望能给广大同行给予参考。

【关键词】变压器、颗粒度、绝缘强度

一、前言

随着我国科学技术的不断进步，我国电力企业的发展有了很好的发展平台。逐年上升的供电量使得变压器不再能够承担负荷，已经逐渐向着大容量、高电压的方向延伸。但随之而来也产生了一系列问题：大容量变压器引发带来的设备各部位绝缘距离减小，导致变压器油中颗粒对变压器的绝缘性能产生很大的影响。所以，近几年，我国学者对变压器油中颗粒度的研究备受关注。

二、因变压器油中颗粒度导致变压器绝缘故障

为了评估颗粒度的影响，有必要建立一个客观的评估发生在变压器运行和试验中故障数量的机制。在运行中或制造厂中，近年来有一定数量变压器事故归咎于油品颗粒度影响，这些研究使各制造厂在对变压器油处理时不得不采用严格的过滤过程。

下面举一例由于绝缘油中颗粒度影响导致变压器绝缘故障的实例。 在法国1980～1990年间发生的10起变压器故障被认为是变压器油中颗粒度过高造成的。所有这些400kV变压器都装有倾斜套管，这种结构要求在套管下部油中有完好的屏蔽和绝缘。这些变压器投入运行不久，其中3台发生故障，以后18个月中又有4台被击穿。所有击穿均发生在套管屏蔽和升高座之间。这种设计结构是不用怀疑的，因为采用同样设计的另外20台产品，运行20多年未出现故障。同样也不可能把这些故障归咎于外部损坏，比如操作冲击电压、雷电冲击电压或外部短路，因为这些产品经修理重新注油后投运，到1998年都未再发生放电。

三、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。

裸电极试验是用裸电极进行的，所用测试油杯都符合IEC156或ASTM-1816规定。试验表明，绝缘强度按不同比例都有降低，尤其是在长时间加电压测试大体积变压器油样时表现更为明显。因为试验是用裸电极完成的，它们中击穿电压仅与油中初始放电有关。由于起始放电多发生在油和电极接触面，显然应该考虑电极对油中颗粒放电，而实际上有些高电压产品易受损部位恰恰是高压套管屏蔽处和高压引线处，在它们大油隙中而无绝缘覆盖。当这些组件被安装在升高座上后，颗粒度对变压器绝缘强度影响明显上升。同时也应注意到以上绝缘强度的减小只适用于电极表面覆盖一层绝缘的系统中。

污染沉淀在电极的表面一些研究人员测定了导电颗粒沉淀在绝缘结构表面对绝缘强度的影响。在魏德曼高压试验室中，研究人员调查了沉淀在变压器绝缘空间上铝粉的影响。在这次试验中，铝粉被稀释后涂在纸板的一侧。模仿一个12mm油隙中加入2张0.5mm纸板的油隙结构和一个6mm油隙中加入3张0.5mm纸板的油隙结构。对于前者，单个油隙击穿电压下降24%，对后者双油隙结构，击穿电压下降14%。在另一次相似试验中，用刷子把铝粉加到一层纸板表面，平均击穿电压由400kV下降到280kV，减少了30%。

所以，对小油隙多层绝缘变压器主绝缘结构来说，变压器油中颗粒度对绝缘强度影响相对于裸电极大油隙要小。

四、颗粒对变压器绝缘强度的影响分析

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。油中颗粒对电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。

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.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。

五、结语

综上所述，研究变压器油中颗粒度对变压器绝缘性能的影响是很重要的，其有利于提高绝缘油的颗粒度检测水平，能够确保大容量变压器的正常运行。由于变压器油中颗粒度在不同情况下其影响的方式和程度千奇百变，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。