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1、充油电气设备内部主要绝缘材料的性能充油电气设备内部的主要绝缘材料有变压器油、纸和纸板等 A 级绝缘材料，当运行年限为 20 年左右时，最高允许温度为 105。一、变压器油的性能变压器油的耐电强度、传热性及热量都比空气好得多，因此目前国内外的电气设备，特别是大中型电力变压器和电抗器、电流互感器、电压互感器等基本上都采用油浸式结构，并且变压器油起着绝缘和散热的双重作用。运行中的变压器油质量标准如表 21 所示。表 21 运行中变压器油质量标准质量标准序号项目 设备电压等级/kV 投入运行前的油运行油检验方法1 外状 透明、无杂质或悬浮物 外观目视2 水溶性酸/pH 5.4 4.2 GB/T7598
2、3 酸值（mgKOH/g）0.03 0.1 GB/T7599或GB/T2644 闪点（闭口）/140（10、25 号油）135（45 号油）与新油原始测定值相比不低于 10GB/T261330500 10 15220 15 255 水分/（ mg/L）110 20 35GB/T7600或GB/T76016 界面张力（25）/（mN/m）35 19 GB/T6541500 0.007 0.0207 介质损耗因数（90） 330 0.010 0.040GB/T5654500 60 50330 50 4566220 40 358 击穿电压/kV35 及以下35 30GB/T507或DL/T429.9
3、500 61010 110109 体积电阻率（90）/m)330 5109GB/T5654或 DL/T42110 油中含气量 330500 1 3 DL/T423 或/（%） （体积分数）DL/T45011 油泥与沉淀物/（%） （质量分数）0.02（以下可忽略不计） GB/T51112 油中溶解气体组分含量色谱分析按 DL/T722-2000 规定 GB/T17623GB/T7252取样油温为 4060运行中变压器油的质量随着老化程度与所含杂质等条件不同而变化很大，除能判断变压器故障的项目（如油中溶解气体色谱分析等）外，通常不能单凭任何一种试验项目作为评价油质状态的依据，应根据几种主要特性指
4、标进行综合分析，并随变压器电压等级和容量不同而有所区别。表 22 为运行中变压器油常规检验周期及检验项目。表 22 运行中变压器油常规检验周期及检验项目设备名称 设备规范 检验周期 表 2-1 中检验项目330500kV 设备投运前或大修后每年至少一次必要时11013，5104，1166 220kV、8MVA以上设备投运前或大修后每年至少一次必要时1913，5，7，86，9，11变压器（电抗器） 35 kV 设备投运前或大修后三年至少一次自行规定套管 设备投运前或大修后每年13 年必要时自行规定由于充油电气设备容量和运行条件的不同，油质老化的速度也不一样。当变压器油的PH 值接近 4.4 或颜
5、色骤然变深，其他某项指标接近允许值或不合格时，应缩短检验周期，增加检验项目，必要时采取有效处理措施。二、固体绝缘材料的性能充油电气设备的内绝缘常采用油纸绝缘结构，所用的植物纤维纸及其制品包含电缆纸、电话纸、皱纹纸、金属皱纹纸、点胶绝缘纸、绝缘纸板等。变压器油与绝缘纸相结合构成的油纸绝缘结构具有很高的耐电强度，比两者分开单独的（油和纸）任何一种材料都高得多。由于油的绝缘强度和介电系数低于纤维质，油承受较大的电场强度，因此，用纸把油分成一定数量的小油隙，既可以消除油中纤维杂质的积累而不易形成“小桥” ，又可以使电场均匀，提高绝缘的电气强度。油纸绝缘的缺点是油和纸两者均易被污染，只要含百分之几的杂质
6、，影响就相当严重。因此，在工艺过程中要尽可能地获得较纯净的油和纸，并根据此选择合适的工作场强，才能保证变压器绝缘结构的可靠性。1绝缘纸纸的分子结构有羟基，宏观上为多孔结构，极易吸引水分，在正常大气条件下含水分为 7%9%，饱含时可达 15%。纸易被干燥，即使在空气中加热也可干燥至含水分仅0.1%，而在真空中可大大提高干燥速度。由于纸和水的亲和力较油和水的亲和力强，因此，一般纸都从油中吸收水分，并且纸吸收水分后不会与油平均分担水分而影响耐电强度、绝缘老化和机械强度。同时还应指出，纸在干燥过程中不仅很难驱出纸层中的最后残存水分（约 0.1%） ，而且一般在干燥的最后阶段极易伴有热老化分解而放出的水
7、分，两者难以直接区分。纸受热能分解放出气体的比例约为 H2O：CO：CO2=70：12：18，其中 CO、CO2 是由纸纤维焦化所致。由于变压器绝缘中纤维上承担的工作场强并不高，通常不需要干燥到含 0.1%水分这一危险临界值。实际上，不仅纸的热老化与水分和氧的存在有关，也与其他参数有非常复杂的关系。一般说来，除非纸被油完全浸透，否则纸中都会有空气或其他气体的空隙。空隙所分担的电压比纸高得多，如果空隙发生局部放电，将会使油纸绝缘逐渐腐蚀绝缘而最终导致损坏。电缆纸。电缆纸是充油变压器主要绝缘材料之一，一般是由未漂白硫酸盐纸浆经抄纸而制成。在充油电力变压器中，一般采用 DLZ-08 和 DLZ-12
8、 型电缆纸，其厚度分别为 0.08mm 和 0.12mm。电缆纸主要用作导线绝缘、纸圈层间绝缘和引线包扎绝缘等。对于超大型高压电力变压器，为了提高纸圈匝绝缘的电气强度，可采用高气密性、高均匀性的绝缘纸，如厚度为 0.075mm 和 0.045mm 的纸圈匝绝缘纸。0.075mm 绝缘纸的冲击和工频击穿场强比 DLZ-08 型电缆纸提高 27.6%36%。为了提高绝缘纸的耐热性，近年来国内外研制成了多种改性的耐热绝缘纸，如将纸浆在有碱性触媒下使纤维素与氰乙烯起化学反应，以氰乙基换普通纤维分子中最容易老化的第一羟基，经氰化处理后的使用温度可提高 20。如果使用温度不变，氰化纸可延长使用寿命，并能减
9、轻变压器的重量。电话纸。电话纸由硫酸盐纸浆制成，主要用作线圈导线绝缘和线圈端的端绝缘。在充油电力变压器中采用型号为 DH-50 型的电话纸，其厚度为 0.55%mm，卷成宽度为50010mm 纸卷。皱纹纸。皱纹纸是将底纸为纤维绝缘纸的绝缘纸经加工而成。各种皱纹纸的引申率分别为 15%，20%，30% ，50% ，100%，200%和 300%，目前采用的皱纹纸型号为 JW-50，底纸分低密度和高密度两种。以高密度纤维绝缘纸为底纸和单方向引伸率为 20%的皱纹纸，一般用作匝绝缘。底纸厚度为 0.0750.125mm，并有两种不同的颜色。当第二层与第一层匝间绝缘颜色不同时，容易发现第一层绝缘纸有无
10、跑层现象。以高密度纤维绝缘纸为底纸和具有双方向引伸率的皱纹纸，一般用作引线绝缘。这种皱纸的底纸厚 0.1mm，包括皱纹高度为 0.45mm，长度方向引申率为 50%，垂直于长度方向引申率为 20%。由于它可使引线弯曲时最小半径小于绝缘后引线外径的 4 倍，加之浸油性能好，抗张强度、撕裂强度和伸长率都比电缆纸高，因此，目前在变压器线圈的引线中已广泛采用这种皱纹纸包扎绝缘。金属皱纹纸。在底纸为 0.075mm 的纤维绝缘纸一面上粘 0.0075mm 的铝箔，可制成 0.5mm 厚的金属皱纹纸。它的引申率至少为 60%，可用作电屏蔽材料。由于它有较高的引申率和柔软性，可制成任意形状的光滑表面，即可制
11、成宽度为 1000mm 的大张金属皱纹纸带，也可制成宽度为 12.5，20，25，30，40，50，75，100mm 等的金属皱纹纸带。点胶绝缘纸。如在底纸厚度为 0.080.5mm 纤维绝缘纸的单面或双面涂以环氧树脂胶点，可制成胶层厚度为 0.01250.025mm、黏合强度达 450kPa 的点胶绝缘纸，可作为层间绝缘。这种纸在 120或 150分别烘焙 80min 或 40min 后，胶层固化而使各层纸粘固在一起，机械强度增加，当用作中小型变压器层式线圈的层间绝缘时，可使抗短路机械力的能力有所提高。同时，由于绝缘纸上的树脂涂层是呈点胶状，涂层在溶化与固化过程中仅有微量树脂渗透于纤维纸中，
12、从而可保证绝缘材料中气体的排出和油的浸入，可将局部放电对绝缘的损坏程度减少到最小。2绝缘纸板它由木质纤维或掺有适量棉纤维的混合纸浆经抄纸、压光而制成。目前有木质纤维和棉纤维各占一半的 50/50 型和不掺棉纤维的 100/100 型两种纸板。从表 23 中的纤维程度可以看出， ，棉纤维中含 99%以上纯 纤维素，而木纤维中的 纤维素只占 80%左右，并还含一定的 纤维素和木质。易吸收水分的 纤维素和木质混合在一起将增加吸湿能力，同时也增强纤维的结构作用。木质具有离子交换树脂的作用，对热稳定较差的 纤维素的电离现象可起到催化作用，即H2O+CO+CO2=H2CO3H +CO3- (2-1)表 2
13、3 棉不纤维物理性能比较种类指标棉纤维 木纤维断面粗度 10 20m 25 45m纤维间隙 多而少 少而大毛细管现象 多 少由于 纤维素和木质的存在，基于上述化学反应中电离现象的催化作用，连锁反应将促进热分解，因此木纤维热性能不够稳定。在变压器绝缘中，绝缘纸板被广泛用作主绝缘的隔板（纸筒） 、线圈间支撑条、垫块、线圈的支撑绝缘和铁轭绝缘。在 110kV 级以上变压器中用作隔板、角环等的绝缘纸板，通常采用型号为 100/100，其厚度有 0.5，1.0，1.5，2.5 和 3mm，目前已开始采用 48mm 的厚纸板。随着制造超高压和特高压大型及特大型充油电力变压器的需要，国内外都在不断的提高绝缘
14、纸板的性能，如瑞士 Weidmann 公司的 T 系列绝缘纸板、美国 Dubeent 公司的芳香族聚酰胺纸板都显示良好的高耐热性和机械性能。由于绝缘纸和绝缘纸板的介电系数 z为 4.5 左右，变压器油的介电系数 y 仅为 2.2，而油纸绝缘在交流电压下纸层的场强 Ey按 Ez：E y = y：z 分布，油隙是油纸绝缘结构的薄弱环节。因此，在木质纤维中适当掺合低介电系数（2.13.8）组分的合成树脂纤维的纸板，在超高压大容量变压器制造中有良好的应用前景。同时，由于采用纸浆成型的绝缘件稳定性好，强度适中，可以提高绝缘结构的可靠性。因此，国内已研制出各种由纸浆成型的绝缘件，以此来解决超高压电力变压器绝缘结构和引线绝缘问题。
