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1、摘要：油浸变压器的寿命取决于其油纸绝缘的绝缘性能，本文浅析油浸变斥器运行温度对变压器油中水分的含杲及 山水分引起的一些列物理化学反应的影响，故终定性得出变圧器运行温度通过对水分的影响，而导致影响油纸绝缘 绝缘性能的结论。关键词：变压器；油纸绝缘；水分；运行温度1. 引言大型发电厂，大容量高电压等级的主变压器、厂用变压器、启备用及联络变压器，作为发电生 产的核心主设备，在运行、维护、检修等一些列工作当中倍受重视。而对于电气主设备，油纸绝缘 作为这些大型变压器主绝缘，很大程度决定了变压器运行的可靠性，所以汕纸绝缘结构的电气绝缘 性能自然成为了重点关注对象。但是，长期以来，人们一直关注的是油浸变压器
2、油纸绝缘在高温环 境下的绝缘特性，例如书上最常见的8C法则、变压器长层油温运行中不超过85C等等，实际使用 当中，变压器主要保护也多针对其过热來进行黎定。所以，在变压器运行当中，其降温散热成为了 重点工作给予高度重视，务必要保证其冷却器运行良好。但是，另一方血来讲，是否变压器的运行 温度控制得越低，对变压器就越好，油纸绝缘的寿命就越长呢？2. 温度对变压器油中水分含量的影响2.1变压器中水分的来源不可否认，油纸绝缘的变压器中一定是有水的。即使崭新的变压器，无论制造工艺多么精良， 始终无法彻底完全的去除水分。不仅有水，而且水的含量还十分可观。可以大致估算：一台大型的 油纸绝缘变压器大致可包含十几
3、吨绝缘纸和三十几吨油，绝缘纸的含水量一般在2%左右，即使最优 质的绝缘纸其含水量也不会低于5%。，油中的水按lg/kg计算可知，此油纸绝缘的变压器绝缘纸部 分含水上百公斤，绝缘油部分含水也有几十公斤。由于绝缘纸是具有较强吸湿行材料，所以绝缘纸 在生产制造过程中干燥处理不良或在装配、运输或贮存时维护不当，造成绝缘纸吸潮、受潮等情况 祁会使绝缘纸中含有大量水分，并且受气相干燥技术瓶颈制约，变圧器绝缘纸中也必然会含有水分。 不仅绝缘纸是强吸湿行材料,绝缘油也是具有吸湿性的。正是由于绝缘油的吸湿性，变压器运行当 中与外界大气呼吸作用时，会吸入空气中的潮气，英至由于变压器不良密封件紧固件的缺陷，导致 南
4、水或潮气入侵，使绝缘油的含水量增加。而且同样受科技方血滤油技术的限制，油中的水分也不 可能完全滤除。2. 2水分含最在变压器油纸绝缘间的变化变压器内部，绝缘纸和绝缘油中的含水量关系仅取决于温度。当运行温度升高时，绝缘油对于水分的 溶解度会增加，绝缘纸小所含水分会析出溶解到绝缘油中。当温度降低时，绝缘油溶解性下降，溶解水 会从有-中析出成为悬浮态水分，但水分从绝缘油当中再流会到绝缘纸的可逆变化虽然存在，然而其 速度却会相当缓慢。因此，绝缘油在较低温度下的含水量要比其在高温下的含水量高。另外，水分可 以直接参与纤维素的降解反应，绝缘纸的纤维的分子是葡萄糖(C6H1206)分子,水分促使其水解成低
5、分子的物质，纤维素分子链降解的同时又产生一部分水，这部分水又加速纤维素的降解，从而产生 更多的水分。2.3水分在变压器内部的分布规律变压器油中的水分一般为溶解、悬浮、沉积三种状态。溶解在变乐器油中的水，在温度较低时， 由于变压器油的溶解度下降，会因溶解过饱和而析出，形成悬浮状态的水，悬浮水大量聚集时，形 成大水滴与变压器油分离沉积。溶解水由于热动力或强迫油循环的影响，分布会比较均匀，沉积水 比重较变压器油大，便沉在变压器底部。但极微小的悬浮水，却会因为水分子的极性，受到变压器 内强电场的电场力作用，沿电场方向移动和分布，且电场强度越高的地方，水分的分布将会越密集。 油纸绝缘结构中，薄纸板小油隙
6、的油纸界面处，油纸复合介电系数下的电场强度，要比变压器内的 其他地方高出好几倍，变压器油中的悬浮水分便会在纸板油隙处形成微水聚集区。3. 变压器油中水分对油纸绝缘的影响大量的水分在变压器内部，受运行当中变压器温度变化的影响，不可避免的要对变乐器的绝缘 产生威胁。变压器油温较高时，散热过稈中的热动力或强迫油循环以及水分木身具有较高的内能， 不足以使微水聚集，从而也不会使油纸绝缘结构的绝缘水平下降。但变压器若在低温环境下长期运 行，变压器油的粘稠度便会增大，加Z水分析出增加，水分从溶解状转变为悬浮状态。这时受到变 压器内部强电场的电场力作用，在绝缘结构中电场较强的纸板间油隙聚集，这些聚集在绝缘纸间
7、隙 的水分又对绝缘纸纤维的降解起到促进作用，使绝缘纸纤维分解脱落形成纤维杂质。由于水和纤维 的相对介电系数相比于变压器油大得多，所以在变压器强电场的作用下很容易被极化而且会沿着电 场的方向排列成“小桥”，如此高电导率的放电小桥，必然会使绝缘纸表面的泄漏电流形成I川路，发 生局部放电，破坏绝缘纸的结构，逐步降低它的绝缘性能。另外，小桥间的泄漏电流增大，可能会 使变压器油中的水分汽化形成气泡；且纤维杂质的存在会使其两端电场强度升高，进一步升高的电 场强度下，会使变压器油发生游离分解出气体形成气泡。油中气体的相对电常数最小，因此，气体 的击穿场强比油低很多，所以在相同电场强度下，气泡将首先发生游离放
8、电，由此产生的带电质点 再碰撞油分子，使油进一步分解出气体，气体体积膨胀，游离放电进一步发展，最终游离的气泡 不断增大，发展成贯通两极的气体小桥时，就可能通过气泡小桥形成击穿放电。另外，变压器油中的水分对变压器油本身也会产生影响。育观来讲，油中的水分会加速油的老 化变质。因为变压器在长期运行中，不可避免的要进行呼吸作用从而使变压器油吸收大气发生氧化， 氧化生成高分子有机酸等物质，而这些生成物与变压器油中的水分一同，便会与变压器内部的金属 发生反应，且水分含量越大，金属腐蚀反应速度就越快，腐蚀金属所产生的金属盐离子又成为了变 压器油氧化作用的催化剂，这样便产生恶性循环，促使盐类物质增加，在油中大
9、量析出，影响油的 粘稠度，破坏油坯组成结构，劣化油质。如此Z下，越发粘稠的油流更加助长了水分、气泡、杂质 等导电物质衣绝缘纸板间隙的聚集，油纸绝缘结构的击穿强度急剧下降。4.结论通过以上分析得出结论：变压器油纸绝缘会被油中的水分严重破坏其绝缘性能，而低温运行环 境下的变压器，其变压器油中会较多析出水分，而且油质粘稠度增大、流动性降低、水分子动能也 小，致使水分在纸板间隙高强电场下聚集，进一步破坏绝缘纸并产生更多水分以及形成纤维杂质， 而冃会使泄嘉电流形成冋路发生局部放电的同时产生热量汽化水分，并且发生游离放电使变压器油 也产生气泡。这些水分、杂质、气泡在形成放电小桥准备击穿放电的同时，油中的水
10、分还与绝缘油 氧化形成的高分子有机酸共同作用腐蚀着变压器内部的金属，腐蚀产生的盐类物质一边继续催化腐 蚀反应的发生，另一边从油中大量析出，增大看变压器油的粘稠度，降低其流动性，从而更加巩固 了放电小桥的发生击穿放电的条件。如此恶性循环下，使油纸绝缘的击穿强度急剧下降，最终酿成 事故。因此，变压器运行中温度不见得控制得越低越好，尤其是在变压器低载英至空载运行时，以及 在北方地区的低温季节，若变压器冷却器依然全投运行，势必将成为重大安全隐虑。由此建议，变 压器的冷却器应该选择性的投入运行，特别是对于强迫有循环风冷冷却方式的变压器，丿应该设计改 造将其风扇和潜油泵独立控制运行，这样有利于变压器在较低温度运行时不必再被迫投入风扇冷却, 同时又可以迫油循环加强变粘稠的变压器油流动，由此防止水分在纸板油隙间聚集。在不发生过热 的前提下，控制变压器油温略高点运行，既可以增加水分子动能，有加强油的热动能流动性，使悬 浮水分不容易聚集，从而降低水分对油纸绝缘结构绝缘性能的威胁。另外，如果对变压器热点温度 过高有顾虑，气相色谱分析会行所显示的。
