特高压换流变压器绝缘油老化特性分析

特高压换流变压器绝缘油老化特性分析

马玲

国网四川电力送变电建设有限公司

摘要：特高压设计发展相对落后，以换流变压器为基础，对提升国内特高压设计具有重要意义。因此，借助实验方式，采用绝缘油，分析换流变压器老化问题，降低老化影响，为更多换流变压器设计打下坚实基础。

关键词：特高压；换流变压器；绝缘油；击穿电压

国内资源相对丰厚，但是，资源存在划分不均匀问题。其中，丰富资源，主要集中在中西部，而发展迅速区域，主要集中在东南沿海区域。为满足东南沿海区域电力资源，需要应用远距离输送方式。由于远距离输送方式要求较高。对国内特高压直流电发展加以分析，近些年特高压电流发展相对迅速。要想维护电力运输，应借助特高压换流变压器。但是，此类换流变压器较为复杂，无论是对运行温度还是设计尺寸，都具有较高要求。国内难以独立设计换流变压器。需要借助精益化设计处理方式，以绝缘油为研究对象，进行热老化试验，进而提出适合换流变压器的绝缘油数据，希望能够换流变压器设计工作开展，最终完成独立设计。

1.实验所需用品

为研究换流变压器抗老化能力，为换流变压器设计工作开展提供有效数据。在本文研究过程中，选用不同变压器用油，满足绝缘要求。并在研究过程中，以特高压换流变压器为研究对象，借助油纸组合实验方式，分别对上述绝缘油所导致设备老化问题加以分析。只有在这样，才能根据绝缘油酸值、水分以及多种因素变化，对交流击穿情况进行综合性分析，根据实验结果，分析绝缘油老化特性，以及绝缘油对换流变压器设计带来的影响。

2.实验基本方式

在油纸组合实验中，应做好实验各项测试工作，具体测试方式如下图所示：

图一 老化测试方式

测试序号	实验测试内容	测试主要方式
①	测试聚合度	ASTM D4243
②	测试酸值	GB/T 7599
③	测试水分质量分数	库伦测试方式
④	测试电阻率、介电	GB/T 5654
⑤	测试绝缘油粘度	GB/T 265
⑥	测试稳定性	热重分析测试
⑦	测试极端电压	GB/T 507

在实验测试过程中，应严格遵循实验流程与测试方式，首先，应对油纸样品进行初步处理，将油纸裁剪成20mm*20mm样品，并将实验样品厚度控制在0.125mm。在具体实验过程中，应将不同绝缘纸放置在不同实验烧杯中，并在绝缘纸放置完成后，将绝缘纸放于真空箱内部，并遵循国标要求，将真空箱调制特定温度干燥48h^[1]。其次，应将绝缘油放入其中，并同样脱气干燥48h。当绝缘纸处理完成后，可以将干燥箱温度调制40℃，并分别在实验中加入不同类型绝缘油，在绝缘油加入中，其中油纸比例应为二十比一，在实验过程中，还应加入适当铜条，并开展后续实验工作。最后，在实验完成后，应及时取出实验样品，并对样品电气性能进行测试，最终得到老化参数。

3.换流变压器绝缘油老化测试结果

3.1热稳定测试

电力运输过程中需要借助绝缘油，维护换流变压器热稳定性，避免绝缘油在高温作用下出现分解与挥发问题。在本次实验中，在热稳定测量过程中，主要采用热重分析方式，不断升高绝缘油温度，当温度升高到360℃左右，其中的S4 ZX-I（以A类简述）分解速度高于KI-25X（以B类简述）、KI-50X（以C类简述）、Nytro-10XN（以D类简述），具体内容如下图所示：

根据上述不同绝缘油分解温度加以分析，上述几类绝缘油中，其其热性能均能满足换流变压器基本要求。而其中C类绝缘油，其稳定性更强，杂质与质量分数相对较低，具有较高热稳定性。

3.2聚合度测试

在聚合度测试过程中，不同油纸在固定温度下，其老化程度处于不断加深状态，在老化加深过程中，上述几种绝缘油聚合能力不断下降。当处于老化末期时，其中，C类油的抗老化性高于其他几种。但是，在组合实验中，而D类在组合过程中，其抗老化成果明显变化。

3.3酸值的测试

在老化实验过程中，需要对酸值变化情况加以分析，不同绝缘油，其内部氢氧化钾含量不同，其中，D类老化油酸值远大于其他几种，此种酸值变化，在老化末期极为明显。

3.4水分基本测试

水分对换流变压器稳定运行具有重要影响，而油纸与绝缘油组合方式，能够最大限度去除其中的水分。在本次实验研究过程中，在常温情况下，水分与油纸之间的水分质量为一千比一。本次实验中能够发现，其中的C类绝缘油，在后期水分质量稍大于其他几种绝缘油。而随着进一步老化程度加深，其中的A类绝缘油水分组件要远低于其他几种。

3.5击穿电压测试

在直流电压器应用过程中，其内部油纸与绝缘油组合方式，能够降低电阻值。在热高压换流电压器应用过程中，其内部电阻率变化较大，要想提升抗老化能力，势必要结合油温与变化规律，选择最适合绝缘油与油纸类型，最终降低电压与温度带来的影响，维护稳定运行。

结束语：不同绝缘油与油纸存在较大差异，在实际应用中，应结合酸值、热稳定性、击穿电压等多种因素，选择最适合抗老化油与油纸，最终提升换流变压器稳定性。

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