变压器绝缘老化的诊断与寿命评估
变压器绝缘老化的检测
变压器绝缘老化的检测变压器固体绝缘是由含纤维的物质组成，老化后生成CO和CO2以及糠醛，因此可借助测量CO和CO2以及糠醛的含量和绝缘纸聚合度来诊断变压器绝缘老化的缺陷，通过产气速率的测试，来判断绝缘老化的程度。
1、利用液相色谱法测量油中糠醛的含量判断绝缘的老化程度测量油中糠醛浓度（C4H3OCHO即呋喃甲醛），这是因为绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。
而纤维素大分子是由D——葡萄糖基单体聚合而成。
当绝缘纸出现老化时，纤维素历经如下化学变化：D——葡萄糖的聚合物由于受热、水解和氧化而解聚，生成D——葡萄糖单糖，而这种单糖又很不稳定，容易水解，最后产生一系列氧环化合物。
糠醛是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要的氧环化合物。
它溶解在变压器的绝缘油中。
当绝缘的纤维素受高温、水分、氧气等作用后将裂解，糠醛便成了绝缘纸因降解形成的一种主要特征液体。
1）判断依据。
利用高效液相色谱分析技术测定中油中糠醛含量，可发现下列故障情况：⑴已知内部存在故障时判断是否涉及固体绝缘；⑵是否存在引起绕组绝缘局部老化的低温过热；⑶判断运行年久变压器的绝缘老化程度。
2）检测糠醛含量的特点。
油中糠醛分析时，可以结合油中CO和CO2含量分析以综合诊断其内部是否存在固体绝缘局部过热故障。
《规程》建议在以下情况检测油中糠醛含量：⑴油中气体总烃超标或CO、CO2过高；⑵500kV变压器和电抗器及150MV A以上升压变压器投运2~3后；⑶需了解绝缘老化情况。
3）判断绝缘纸的老化程度的优点：用高效液相色谱分析仪测出其含量，根据浓度的大小判断绝缘纸的老化程度，并根据糠醛产生速率可进一步推断其老化速率以及剩余寿命。
糠醛分析的优点是：⑴取样方便，用油量少，一般只需油样十至十几mL。
⑵变压器不需停电。
⑶取样不需特别的容器，保存方便。
⑷糠醛为高沸点液态产物，不易挥发损失。
4）检测糠醛含量的要求。
根据DL / T596——1996电力设备预防性试验规程对油中糠醛含量的要求，在必要时应予以检测。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法变压器是电力系统中不可或缺的设备，而绝缘材料作为变压器重要的组成部分，在运行中容易受到老化的影响。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法的研究对于确保变压器的稳定运行和延长其寿命至关重要。
本文将详细介绍变压器绝缘材料老化的监测与评估方法。
一、非破坏性监测方法非破坏性监测方法是指对变压器绝缘材料进行监测和评估，而无需对其进行破坏性的取样或检测的方法。
这些方法具有操作简便、无损失、高效快速等特点。
1. 绝缘电阻测量法绝缘电阻测量法是一种常见的非破坏性绝缘老化监测方法，它通过测量绝缘材料的电阻值来判断其老化程度。
该方法主要适用于固体绝缘材料，如纸、油漆、胶木等。
通过比较绝缘电阻值的变化，可判断绝缘材料是否存在老化现象。
2. 热发射电子显微镜（TEM）分析热发射电子显微镜（TEM）分析是通过观察绝缘材料中微小颗粒的形态和分布来评估其老化程度。
该方法对于富含纸质绝缘材料的变压器尤为适用。
通过TEM分析，可以检测到绝缘材料中氧化物、纤维、沉淀物等微观颗粒，进而评估绝缘材料的老化程度。
二、破坏性监测方法相较于非破坏性监测方法，破坏性监测方法需要对绝缘材料进行取样或检测，但能够更准确地评估绝缘材料的老化情况。
1. 绝缘材料物理性能测试绝缘材料的物理性能测试是常用的破坏性监测方法之一。
通过对取样绝缘材料的物理性能进行测试，如材料的拉伸强度、热稳定性等，可以评估绝缘材料的老化程度以及其在变压器中的使用寿命。
2. 气体分析法气体分析法是一种通过检测变压器油中产生的气体，来评估绝缘材料老化程度的方法。
当绝缘材料发生老化、破损或击穿时，会导致油中产生相应的气体。
通过对油中气体成分和含量的分析，可以判断绝缘材料的老化情况，提前进行维修或更换。
三、红外热成像检测红外热成像检测是一种通过红外热像仪对变压器进行绝缘材料老化情况的监测。
通过检测变压器外壳的表面温度分布，可以发现绝缘材料存在的问题，如老化、破损等。
变压器绝缘材料老化的诊断方法
变压器绝缘材料老化的诊断方法变压器是电力系统中不可或缺的设备之一，它的运行稳定性直接关系到电网的安全稳定运行。
而变压器绝缘材料的老化是导致变压器性能下降甚至故障的主要原因之一。
因此，及时发现和准确诊断变压器绝缘材料老化的方法至关重要。
本文将介绍几种常用的变压器绝缘材料老化的诊断方法，并对其优缺点进行分析。
1. 电红外法电红外法通过检测变压器绝缘材料表面的温度分布来判断是否存在老化问题。
这种方法可以实时监测变压器绝缘材料的热点，及时发现潜在的故障点。
然而，电红外法只能检测表面温度，无法获取变压器绝缘材料内部的老化情况，因此其诊断结果有一定的局限性。
2. 超声波法超声波法通过发送超声波信号来检测变压器绝缘材料的声波特性，从而判断是否存在老化问题。
这种方法能够准确测量变压器绝缘材料的声速和声阻抗，进而判断绝缘材料的损伤程度。
然而，超声波法对设备的操作要求较高，且结果的解释和分析也较为复杂。
此外，超声波法只适用于某些特定类型的绝缘材料。
3. 空气超声法空气超声法是一种非接触的变压器绝缘材料老化诊断方法。
它利用超声波在绝缘材料内部的传播速度与材料完整性的关系，通过检测超声波信号的传播时间和振幅变化来判断绝缘材料的老化程度。
空气超声法具有操作简便、结果解释清晰等优点，但其对绝缘材料的形态和结构有一定的限制性。
4. 化学分析法化学分析法是一种通过化学试验来检测变压器绝缘材料老化程度的方法。
通常采用化学试剂对绝缘材料进行提取，然后利用色谱、质谱等技术对提取物进行分析。
化学分析法可以获得较为准确的老化程度信息，但需要耗费较长的时间和金钱，并对操作人员的技术要求较高。
综上所述，变压器绝缘材料老化的诊断方法有电红外法、超声波法、空气超声法和化学分析法等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际情况选择合适的方法进行诊断。
在实际应用中，也可以结合多种方法进行综合判断，以提高诊断的准确性和可靠性。
未来随着科技的进步，相信会有更多更高效的变压器绝缘材料老化诊断方法被提出和应用。
变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型
变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型随着电力系统的发展，变压器在电能传输和分配中发挥着重要作用。
而变压器的绝缘材料是其核心组成部分，其可靠性和使用寿命直接影响整个系统的稳定性和安全性。
因此，研究变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型是非常重要的。
一、绝缘材料老化机理绝缘材料老化是指材料在长时间运行中，受到电磁场、电压、电流、温度等多种因素的作用下，发生物理化学变化，导致材料性能下降或失效的过程。
常见的绝缘材料老化机理包括热老化、电气应力老化、电晕老化和介质分解老化等。
1. 热老化当变压器长时间运行，绝缘材料会受到高温的影响，引起热老化。
热老化会导致绝缘材料的机械性能、电气性能和耐热性能下降。
特别是聚合物绝缘材料，在高温下容易发生变形、开裂和变色等现象，进而降低了绝缘材料的绝缘性能。
2. 电气应力老化在变压器运行过程中，由于电压和电流的作用，绝缘材料会承受电气应力。
长时间的电气应力作用会使绝缘材料分子链发生断裂和极化损失，导致绝缘材料的介电强度下降和漏电现象的出现。
3. 电晕老化电晕是指电压高于材料的击穿电压时，在绝缘材料表面或内部产生电弧放电现象。
电晕放电会导致绝缘材料表面和内部炭化、氧化，形成局部绝缘性能的劣化和绝缘击穿的风险。
4. 介质分解老化当变压器的绝缘材料受到异常电压冲击时，可能会发生介质分解现象。
介质分解会导致绝缘材料内部产生气体放电和放电通道，破坏了绝缘状况，从而加速绝缘材料的老化过程。
二、变压器绝缘材料寿命评估的模型为了预测变压器绝缘材料的使用寿命，研究人员和工程师提出了多种评估模型。
其中比较常用的有Arrhenius模型、Aging模型和Weibull模型。
1. Arrhenius模型Arrhenius模型基于热老化机理，通过热老化试验数据建立了绝缘材料老化速率与温度之间的关系。
该模型假设绝缘材料的老化速率与温度成指数关系，可以通过测定绝缘材料在不同温度下的老化速率，来评估绝缘材料在实际工作条件下的使用寿命。
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
局放试验的特点 与交流耐压试验相比，局部放电试验是非破 坏性试验； 局部放电试验具有较高的灵敏度；局部放电 监测可以弥补耐压试验的不足。
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
局放的特点 脉冲性 对称性 相位性
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
局放试验方法
故障检测方法
直流电阻 变比 绝缘电阻 介损 油分析 油色谱 低压阻抗试验 局放试验
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
直流电阻 用于判断导电回路，接头等部分的问题，例如 焊接脱落、断股、匝间短路、分接开关错档跳 档掉档等。但是无法发现股间短路问题，可以 用负载损耗变化来发现。
变压器寿命评估及故障诊断技术
变压器寿命评估及故障诊断技术
绝缘故障
杂质影响 杂质的影响主要是使绝缘的局部场强发生
畸变，导致局部放电，加速绝缘老化，最终导 致绝缘事故发生。杂质的影响主要有 ： 悬浮导体 金属异物 杂质
变压器寿命评估及故障诊断技术
结构件故障
结构件故障主要是绕组变形以及其他的连接线的松 动。连接线的松动会导致悬浮放电或接触不良。绕组 变形一般发生在短路故障的时候，在电磁力的作用下， 引起绕组损坏或引线移位。绕组变形会引起： 线圈匝间短路 主绝缘强度降低 绕组辐向或轴向失稳 严重时会导致线圈烧毁。
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
低压阻抗试验 主要是变压器380V的空载损耗和负载损耗试 验。发生绕组变形时阻抗的电容分量会发生变 化，从而使阻抗发生变化，可以用于判断绕组 变形。 目前比较流行的绕组测试方法是频响法。
变压器寿命评估及故障诊断技术
故障检测方法
变压器绝缘老化监测与评估方法与案例
变压器绝缘老化监测与评估方法与案例随着电力设备的不断发展，变压器作为电力系统中不可或缺的设备，承担着电能的传输和配送任务。
然而，由于长期使用和环境因素等原因，变压器绝缘老化问题日益突出，给电力系统的正常运行带来了极大的安全隐患。
因此，如何准确监测和评估变压器绝缘老化情况，成为了电力行业亟待解决的问题。
一、绝缘老化监测方法1. 电工参数法电工参数法是一种常用的变压器绝缘老化监测方法，其原理是根据变压器运行时采集到的电工参数来评估绝缘老化程度。
常见的电工参数包括绝缘电阻、介质损耗因数和介质容量等。
通过定期测试这些电工参数的数值，并与变压器设计时的数值进行比较，可以初步判断绝缘老化情况。
2. 频率特性法频率特性法是一种通过变压器的频率响应来判断绝缘老化程度的方法。
当绝缘老化导致变压器的频率特性发生变化时，可以通过频率响应测试来检测到。
常见的频率响应测试包括低频电压响应测试和频率响应分析测试。
频率响应测试能够提供更为详细的绝缘老化信息，并且能够检测到绝缘老化的早期迹象。
3. 化学分析法化学分析法是一种通过变压器油中的特定成分来评估绝缘老化程度的方法。
变压器油中含有的气体、溶解气体和溶解电解质等物质会随着绝缘老化程度的加剧而发生变化，通过对这些物质的分析可以判断绝缘老化的情况。
常见的化学分析方法包括气体色谱法、红外光谱法和溶解气体分析法等。
二、绝缘老化评估方法1. 指标评估法指标评估法是一种通过对绝缘老化监测指标进行定量评估的方法。
根据绝缘老化监测结果中的电工参数、频率特性和化学分析等指标，结合已有的评估标准和经验数据，进行综合评估。
通过对评估结果的分析，可以判断绝缘老化的等级和剩余使用寿命，为变压器维护和运行提供依据。
2. 图像处理法图像处理法是一种通过对变压器绝缘老化图像进行处理和分析的方法。
通过采集变压器外部和内部的图像，利用图像处理技术对图像中的绝缘老化信息进行提取和分析。
图像处理法能够直观地反映绝缘老化的情况，并且能够检测到一些细微的老化迹象。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法研究
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法研究随着电力行业的快速发展，变压器在输电中起着越来越重要的作用。
而变压器的绝缘材料老化问题也越来越受到人们的关注。
经过长时间运行后，变压器绝缘材料开始老化，电气性能下降，甚至可能会导致事故发生。
如何及时准确地监测和评估变压器绝缘材料的老化情况，成为了电力行业的一个重要问题。
一、老化机理变压器绝缘材料的老化主要分为两种类型：热老化和氧化老化。
热老化是指材料在高温下长时间暴露，分子结构受到破坏，导致电气性能下降。
氧化老化是指材料在大气中或者含氧物质中受到氧化作用，材料质量逐渐变差，电气性能同样会下降。
二、监测方法1. 物理测试法物理测试法是利用物理学原理对变压器绝缘材料进行测试，以确定材料的电气性能是否有所下降。
物理测试法包括介电强度测试、电容测试、介电损耗测试等。
这些测试方法可以快速准确地判断绝缘材料的损耗情况。
2. 化学测试法化学测试法是利用化学试剂对绝缘材料进行测试，以确定材料是否已经老化。
化学测试法包括抽油法、塞尼定法、气相色谱法、红外分析法等。
这些测试方法可以直接检测绝缘材料的化学成分，判断材料的老化程度。
三、评估方法1. 综合评估法综合评估法是指针对变压器绝缘材料进行多项测试，并对测试结果进行综合分析，以确定绝缘材料是否老化。
综合评估法可以从多个角度对绝缘材料进行评估，评估结果更加准确。
2. 经验评估法经验评估法是指根据变压器运行情况，结合历史数据和经验，对绝缘材料进行评估。
经验评估法不需要进行大量测试，节省了时间和成本，但是评估结果可能会有一定的偏差。
四、结论变压器绝缘材料老化的监测和评估对保障电力系统的安全运行非常重要。
在检测时，可以结合物理测试法和化学测试法等多种方法进行测试，并通过综合评估法和经验评估法等方法对测试结果进行分析，得出准确的评估结果。
未来，应加强对变压器绝缘材料老化机理的研究，提出更加科学的监测和评估方法，将电力系统的安全运行保障得更加完善。
变压器绝缘材料的老化与寿命评估
变压器绝缘材料的老化与寿命评估随着电力工业的不断发展，变压器的使用范围越来越广泛，成为电力系统中不可或缺的重要组成部分。
作为变压器重要的组成部分，绝缘材料的质量对变压器的性能和寿命起着至关重要的作用。
因此，变压器绝缘材料的老化与寿命评估成为研究的热点之一。
一、变压器绝缘材料的老化变压器绝缘材料在长期使用中难免产生老化现象。
老化通常指绝缘材料的物理、化学、电学性能变差或丧失，导致绝缘性能下降或失效。
变压器绝缘材料的老化主要包括化学老化、热老化、光老化、电气老化和机械老化等几个方面。
化学老化主要是指绝缘材料在长期使用中受到外界环境中的化学物质的影响，使材料的物理和化学性质发生不可逆转的变化，进而导致绝缘材料的老化和劣化。
绝缘材料在变压器中所处的位置、使用环境、使用的介质、温度、湿度等因素都会影响到绝缘材料的老化状态。
热老化主要是指绝缘材料在长期高温或超温、高电场环境下的老化过程。
这样会导致绝缘材料的物理性质、电学性能、化学性质等发生不可恢复的变化。
光老化通常是指绝缘材料在光照和紫外线辐射等外部因素的作用下，产生的老化现象。
这会使绝缘材料在短时间内劣化，进而加速绝缘材料的衰老过程。
电气老化通常是由于长期在高电场下使用所导致的。
随着时间的推移，电极表面的电荷积累会导致电极表面的老化和变形。
机械老化主要是由于绝缘材料在长期振动、弯曲、压力等力的影响下，使其物理、化学和电学性质发生不可逆转的变化。
二、变压器绝缘材料的寿命评估变压器绝缘材料的寿命评估是指通过各种方法对变压器绝缘材料进行评估和分析，确定其使用寿命。
在变压器设计和维护过程中，有必要对变压器绝缘材料进行寿命评估和监测，以保证变压器的可靠运行和工作寿命。
在变压器绝缘材料的寿命评估中，主要包括以下几个方面：1. 物理和化学性能的测试与分析物理和化学性能的测试与分析是评估变压器绝缘材料寿命的重要方法。
通过对绝缘材料的热老化性能、外观、强度、弹性模量、压缩性等物理和化学性能进行测试分析，以提供变压器绝缘材料的寿命预测信息。
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变压器绝缘老化的诊断与寿命评估
作者：任远
来源：《科学与财富》2020年第05期
摘要：变压器在电力行业中占据着较为重要的位置，加强对变压器故障的诊断，尤其是变压器绝缘老化的诊断，有助于电力行业平稳运行，提高其经济效益。
本文围绕变压器绝缘老化的诊断和寿命评估两个主题展开探讨，以期待对电力行业的从业者提供有益的参考。
关键词：变压器;绝缘老化;寿命评估
0引言
变压器在电力行业中占据着较为重要的位置，加强对变压器故障的诊断，尤其是变压器绝缘老化的诊断，有助于电力行业平稳运行，提高其经济效益。
[1]准确客观的评价变压器绝缘的老化，对其使用寿命做出准确评估，这样才能提高变压器运行的经济效益。
从实践情况来看，在所有淘汰的变压器中，正常“退役”的变压器数量占比较少。
如何准确的评估变压器的寿命，是摆在我们面前的难题。
随着对相关问题的重视，国外学者加强了对变压器绝缘老化和寿命评估等方面的研究，取得了一些令人欣喜的结果。
结合相关文献资料，本文围绕变压器绝缘老化的诊断和寿命评估两个主题展开探讨，以期待对电力行业的从业者提供有益的参考。
1变压器绝缘老化的诊断方法
对于油浸式变压器来说，其绝缘的老化主要分为两类，一是绝缘油老化，二是固体绝缘的老化。
更换绝缘油或者对原来的绝缘油重新过滤之后使用可解决绝缘油老化的问题。
变压器的
使用寿命与其固体绝缘的老化程度有很大的关联性。
诸如纸、板等纤维素材料是变压器固体绝缘的主要组成部分，通常来说，这部分材料的老化具有不可逆的特征。
利用有关变压器的在线分析模型，可分析和判断其固体材料的老化程度。
绝缘油的老化程度可利用故障气体分析（DGA）方法，固体绝缘材料的老化可使用高性能液相色谱法（HPLC），介质损耗因素tanδ是判断固体绝缘材料老化程度和裂解信息的重要参数。
变压器在老化过程中，会释放一氧化碳和二氧化碳。
利用DGA方法，无法进行准确的判断。
当前，需要结合HPLC法、tanδ和DP 法（聚合度法）进行判断。
只有这样，才能准确判断变压器的寿命。
[2]
1.1; DGA法
变压器绝缘材料在老化过程中能够释放出氢气、甲烷、乙炔、乙烯、一氧化碳和二氧化碳等气体。
利用DGA法，可定量检测出这些气体。
DGA法即为三比值法，以DGA数据为基础，能分析判断变压器的内部故障。
因为数据的灵敏度、不确定因素等会对其造成影响，影响DGA的准确性，因此，DGA法仅能作为参考。
[3]
1.2; DP法
DP法测定的是变压器绝缘纸的聚合度，这种方法准确度较高，可靠性和有效性较强。
做绝缘纸的DP测定时，第一步要将绝缘纸表面附着的金属离子、油脂及其他杂质处理干净;第二步将绝缘纸粉碎，消化之后，以乙酸乙酯作为溶剂将其溶解。
采用乌别洛得粘度计测量其粘度，最后根据计算公式得出绝缘纸的聚合度。
变压器在运行过程中，随着时间的推移，纤维素的强度和韧性会逐步降低，因此绝缘纸的聚合度也会逐步降低。
聚合度与绝缘纸老化程度见表1。
绝缘纸的聚合度与其不同的位置有很大的相关性。
要想保证测得数据的准确性，取样时用分层取样，取样要具有代表性。
绝缘纸聚合度的测定，也有其缺点。
绝缘纸测定时，变压器必须停止运行，同时将芯吊走，极为不方便。
2.3; HPLC法
变压器油在运行过程中会释放糠醛，采用HPLC法可检测变压器油中糠醛的含量，据此来判断变压器的老化状态。
其判别准则，见表2。
变压器油中的糠醛含量受到许多因素的影响，稳定性差。
笔者查阅相关资料，国外学者测定绝缘油中的丙酮含量来判定老化程度。
测定绝缘油中的丙酮含量，此方法的准确性较高，国内可借鉴。
2.4; tanδ法
tanδ法，即为在线监测介质损耗因数法，此方法较为准确有效。
我国较为常用的tanδ法是测定工作电压下的绝缘介质的损耗数值。
取样测量系统采用电桥法，在10KV工作电压下，进行测量。
利用测量的数值，能够判断缺陷情况。
应该指出，判定时要基于同类型的变压器、历年的介质损耗因数值。
只有这样，才能保证结果的准确性和有效性。
[4]
3变压器的寿命评估
变压器在电力行业中占据着较为重要的位置，加强对变压器故障的诊断，尤其是变压器绝缘老化的诊断，有助于电力行业平稳运行，提高其经济效益。
做好变压器绝缘老化和寿命评估，其最终目的是保证變压器的安全稳定运行，提高电力行业的经济效益。
“绝缘年龄”一词最早由国外学者提出，针对的是运行时间超过40年以上的变压器。
对绝缘材料的相关参数进行综合分析，可对变压器的“绝缘年龄”做出综合的判断。
一般来说，“绝缘年龄”与变压器的可靠性呈反比例关系。
可靠性低于50%时，表明变压器的绝缘已经达到使用寿命，需要更换新的变压器或者做出改造。
[5]
如何评估运行时间超过25年以上的大型变压器的使用寿命，是摆在科研人员面前的难题。
从某种程度来说，“绝缘寿命”具有一定的意义，但是这与其“铭牌寿命”不同。
只有将多种方法进行结合，综合分析各种方法获取的数据，相关领域的专家据此做出判断，可有效判断变压器的剩余寿命。
变压器寿命的评估，并不是要求准确预测变压器发生故障的时间，而是预测变压器的可靠性降低到一定程度时，判断其寿命就终止。
利用DGA法、HPLC法、DP法、tanδ法几种方法综合判断，有助于提高寿命评估的准确率，提高电力行业的经济效益。
3结论
只有准确客观的评价变压器绝缘的老化，对其使用寿命做出准确评估，才能提高变压器运行的经济效益。
从实践情况来看，在所有淘汰的变压器中，正常“退役”的变压器数量占比较少。
如何准确的评估变压器的寿命，是摆在我们面前的难题。
本文围绕变压器绝缘老化的诊断和寿命评估两个主题展开探讨，以期待对电力行业的从业者提供有益的参考。
参考文献：
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