目前應用廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹(shù)脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統，它是變壓器正常工作和運行的基本條件，變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹(shù)脂等)的壽命所決定的。

實(shí)踐證明，大多變壓器的損壞和故障都是因絕緣系統的損壞而造成。據統計，因各種類(lèi)型的絕緣故障形成的事故約占全部變壓器事故的85%以上。對正常運行及注意進(jìn)行維修管理的變壓器，其絕緣材料具有很長(cháng)的使用壽命。因此，保護變壓器的正常運行和加強對絕緣系統的合理維護，很大程度上可以保證變壓器具有相對較長(cháng)的使用壽命，而預防性和預知性維護是提高變壓器使用壽命和提高供電可靠性的關(guān)鍵。

油浸變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料絕緣紙、紙板和木塊等c所謂變壓器絕緣的老化，就是這些材料受環(huán)境因素的影響發(fā)生分解，降低或喪失了絕緣強度。

固體紙絕緣故障

固體紙絕緣是油浸變壓器絕緣的主要部分之一，包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是纖維素，化學(xué)表達式為(C6H10O6)n，式中n為聚合度。一般新紙的聚合度為1300左右，當下降至250左右，其機械強度已下降了一半以上，度老化致使壽命終止的聚合度為150～200。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強度將逐漸降低，并生成水、CO、CO2，其次還有糠醛(呋喃甲醛)。這些老化產(chǎn)物大都對電氣設備有害，會(huì )使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強度下降，甚致腐蝕設備中的金屬材料。固體絕緣具有不可逆轉的老化特性，其機械和電氣強度的老化降低都是不能恢復的。變壓器的壽命主要取決于絕緣材料的壽命，因此油浸變壓器固體絕緣材料，應既具有良好的電絕緣性能和機械特性，而且長(cháng)年累月的運行后，其性能下降較慢，即老化特性好。

1、紙纖維材料的性能。

絕緣紙纖維材料是油浸變壓器中主要的絕緣組件材料，紙纖維是植物的基本固體組織成分，組成物質(zhì)分子的原子中有帶正電的原子核和圍繞原子核運行的帶負電的電子，與金屬導體不同的是絕緣材料中幾乎沒(méi)有自由電子，絕緣體中小的電導電流主要來(lái)自離子電導。纖維素由碳、氫和氧組成，這樣由于纖維素分子結構中存在氫氧根，便存在形成水的潛在可能，使紙纖維有含水的特性。此外，這些氫氧根可認為是被各種性分子(如酸和水)包圍著(zhù)的中心，它們以氫鍵相結合，使得纖維易受破壞：同時(shí)纖維中往往含有一定比例(約7%左右)的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)中包括一定量的水分，因纖維呈膠體性質(zhì)，使這些水分尚不能*除去。這樣也就影響了紙纖維的性能。

性的纖維不但易于吸潮(水分使強性介質(zhì))，而且當紙纖維吸水時(shí)，使氫氧根之間的相互作用力變弱，在纖維結構不穩定的條件下機械強度急劇變壞，因此，紙絕緣部件一般要經(jīng)過(guò)干燥或真空子燥處理和浸油或絕緣漆后才能使用，浸漆的目的是使纖維保持潤濕.保證其有較高的絕緣和化學(xué)穩定性及具有較高的機械強度。同時(shí)，紙被漆密封后，可減少紙對水分的吸收，阻止材料氧化，還町填充空隙，以減小可能影響絕緣性能、造成局部放電和電擊穿的氣泡。但也有的認為浸漆后再浸油，可能有些漆會(huì )慢慢溶人油內，影響油的性能，對這類(lèi)油漆的應用應充分子以注意。

當然，不同成分纖維材料的性質(zhì)及相同成分纖維材料的不同品質(zhì)，其影響大小及性能也不同，如棉花中纖維成分高，大麻中纖維結實(shí)，某些進(jìn)口絕緣紙板由于其處理加工好，使性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)某些材質(zhì)的紙板等。變壓器大多絕緣材料都是用各種型式的紙(如紙帶、紙板、紙的壓力成型件等)作絕緣的。因此在變壓器制造和檢修中選擇好纖原料的絕緣紙材料是非常重要的。纖維紙的特殊優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性強、價(jià)格低、使用加工方便，在溫度不高時(shí)成型和處理簡(jiǎn)單靈活，且重量輕，強度適中，易吸收浸漬材料(如絕緣漆、變壓器油等)。

2、紙絕緣材料的機械強度。

油浸變壓器選擇紙絕緣材料重要的因素除紙的纖維成分、密度、滲透性和均勻性以外，還包括機械強度的要求，包括耐張強度、沖壓強度、撕裂強度和堅韌性：

①耐張強度：要求紙纖維受到拉伸負荷時(shí)，具有能耐受而不被拉斷的大應力

②沖壓強度：要求紙纖維具有耐受壓力而不被折斷的能力的量度。

③撕裂強度：要求紙纖維發(fā)生撕裂所需的力符合相應標準。

④堅韌性：是紙折疊或紙板彎曲時(shí)的強度能滿(mǎn)足相應要求。

判斷固體絕緣性能可以設法取樣測量紙或紙板的聚合度，或利用液相色譜分析技測量油中糠醛含量，以便于分析變壓器內部存在故障時(shí)，是否涉及固體絕緣或是否存在引起線(xiàn)圈絕緣局部老化的低溫過(guò)熱，或判斷固體絕緣的老化程度。對紙纖維絕緣材料在運行及維護中，應注意控制變壓器額定負荷，要求運行環(huán)境空氣流通、散熱條件好，防止變壓器溫升超標和箱體缺油。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運行。

3、紙纖維材料的劣化。

主要包括三個(gè)方面：

①纖維脆裂。

當過(guò)度受熱使水分從纖維材料中脫離，更會(huì )加速纖維材料脆化。由于紙材脆化剝落，在機械振動(dòng)、電動(dòng)應力、操作波等沖擊力的影響下可能產(chǎn)生絕緣故障而形成電氣事故。

②纖維材料機械強度下降。

纖維材料的機械強度隨受熱時(shí)間的延長(cháng)而下降，當變壓器發(fā)熱造成絕緣材料水分再次排出時(shí)，絕緣電阻的數值可能會(huì )變高，但其機械強度將會(huì )大大下降，絕緣紙材將不能抵御短路電流或沖擊負荷等機械力的影響。

③纖維材料本身的收縮。

纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動(dòng)，使變壓器繞組在電磁振動(dòng)或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣。

液體油絕緣故障

液體絕緣的油浸變壓器是1887年由美國科學(xué)家湯姆遜發(fā)明的，1892年被美國通用電氣公司等推廣應用于電力變壓器，這里所指的液體絕緣即是變壓器油絕緣。

油浸變壓器的特點(diǎn)：

①大大提高了電氣絕緣強度，縮短了絕緣距離，減小了設備的體積;

②大大提高了變壓器的有效熱傳遞和散熱效果，提高了導線(xiàn)中允許的電流密度，減輕了設備重量，它是將運行變壓器器身的熱量通過(guò)變壓器油的熱循環(huán)，傳遞到變壓器外殼和散熱器進(jìn)行散熱，從而提高了有效的冷卻降溫水平;

③由于油浸密封而降低了變壓器內部某些零部件和組件的氧化程度，延長(cháng)了使用壽命。

1、變壓器油的性能。

運行中的變壓器油除必須具有穩定優(yōu)良的絕緣性能和導熱性能。

其中絕緣強度tg8、粘度、凝點(diǎn)和酸價(jià)等是絕緣油的主要性質(zhì)指標。

從石油中提煉制取的絕緣油是各種烴、樹(shù)脂、酸和其他雜質(zhì)的混合物，其性質(zhì)不都是穩定的，在溫度、電場(chǎng)及光合作用等影響下會(huì )不斷地氧化。正常情況下絕緣油的氧化過(guò)程進(jìn)行得很緩慢，如果維護得當甚至使用20年還可保持應有的質(zhì)量而不老化，但混入油中的金屬、雜質(zhì)、氣體等會(huì )加速氧化的發(fā)展，使油質(zhì)變壞，顏色變深，透明度渾濁，所含水分、酸價(jià)、灰分增加等，使油的性質(zhì)劣化。

2、變壓器油劣化的原因。

變壓器油質(zhì)變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個(gè)階段。

污染是油中混入水分和雜質(zhì)，這些不是油氧化的產(chǎn)物，污染油的絕緣性能會(huì )變壞，擊穿電場(chǎng)強度降低，介質(zhì)損失角增大。

劣化是油氧化后的結果，當然這種氧化并不僅指純凈油中烴類(lèi)的氧化，而是存在于油中雜質(zhì)將加速氧化過(guò)程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。

氧來(lái)源于變壓器內的空氣，即使在全密封的變壓器內部仍有容積為0.25%左右的氧存在，氧的溶解度較高，因此在油中溶解的氣體中占有較高的比率。

變壓器油氧化時(shí)，作為催化劑的水分及加速劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響主要表現在：在電場(chǎng)的作用下沉淀物粒子大;雜質(zhì)沉淀集中在電場(chǎng)強的區域，對變壓器的絕緣形成導電的“橋”;沉淀物并不均勻而是形成分離的細長(cháng)條，同時(shí)可能按電力線(xiàn)方向排列，這樣無(wú)疑妨礙了散熱，加速了絕緣材料老化，并導致絕緣電阻降低和絕緣水平下降。

3、變壓器油劣化的過(guò)程。

油在劣化過(guò)程中主要階段的生成物有過(guò)氧化物、酸類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)和油泥。

早期劣化階段。油中生成的過(guò)氧化物與絕緣纖維材料反應生成氧化纖維素，使絕緣纖維機械強度變差，造成脆化和絕緣收縮。生成的酸類(lèi)是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒(méi)有礦物酸那么強，但其增長(cháng)速率及對有機絕緣材料的影響是很大的。

后期劣化階段。是生成油泥，當酸侵蝕銅、鐵、絕緣漆等材料時(shí)，反應生成油泥，是一種粘稠而類(lèi)似瀝青的聚合型導電物質(zhì)，它能適度溶解于油中，在電場(chǎng)的作用下生成速度很快，粘附在絕緣材料或變壓器箱殼邊緣，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度升高，耐電強度下降。

油的氧化過(guò)程是由兩個(gè)主要反應條件構成的，其一是變壓器中酸價(jià)過(guò)高，油呈酸性。其二是溶于油中的氧化物轉變成不溶于油的化合物，從而逐步使變壓器油質(zhì)劣化。

4、變壓器油質(zhì)分析、判斷及維護處理。

①絕緣油變質(zhì)。

包括它的物理和化學(xué)性能都發(fā)生變化，從而使其電性能變壞。通過(guò)測試絕緣油的酸值、界面張力、汕泥析出、水溶性酸值等項目，可判斷是否屬于該類(lèi)缺陷，，對絕緣油進(jìn)行再生處理，可能消除油變質(zhì)的產(chǎn)物，但處理過(guò)程中也可能去掉了天然抗氧劑。

②絕緣油進(jìn)水受潮，由于水是強性物質(zhì)。

在電場(chǎng)的作用下易電離分解，而增加了絕緣油的電導電流，因此，微量的水分可使絕緣油介質(zhì)損耗顯著(zhù)增加。通過(guò)測試絕緣油的微水，叮判斷是否屬于該類(lèi)缺陷。對絕緣油進(jìn)行壓力式真空濾油，一般能消除水分。

③絕緣油感染微生物細菌。

例如在主變壓器安裝或吊芯時(shí)，附在絕緣件表面的昆蟲(chóng)和安裝人員殘留的閂：漬等都有可能攜帶細菌，從而感染了絕緣油：或者絕緣油本身已感染微生物。主變壓器—·般運行在40—80℃的環(huán)境下，非常有利于這些微生物的生長(cháng)、繁殖。由于微生物及其排泄物中的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)的絕緣性能遠遠低于絕緣油，從而使得絕緣油介損升高。這種缺陷采用現場(chǎng)循環(huán)處理的方法很難處理好，因為無(wú)論如何處理，始終有一部分微生物殘留在絕緣固體上。處理后，短期內主變壓器絕緣會(huì )有所恢復，但由于主變壓器運行環(huán)境非常有利于微生物的生長(cháng)、繁殖，這些殘留微生物還會(huì )逐年生長(cháng)繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降;

④含有性物質(zhì)的醇酸樹(shù)脂絕緣漆溶解在油中。

在電場(chǎng)的作用下，性物質(zhì)會(huì )發(fā)生偶松弛化，在交流化過(guò)程中要消耗能量，所以使油的介質(zhì)損耗上升。雖然絕緣漆在出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)固化處理，但仍可能存在處理不*的情況。主變壓器運行一段時(shí)間后，處理不*的絕緣漆逐漸溶解在油中，使之絕緣性能逐漸下降。該類(lèi)缺陷發(fā)生的時(shí)間與絕緣漆處理的*程度有關(guān)，通過(guò)一兩次吸附處理可取得一定的效果。

⑤油中只混有水分和雜質(zhì)。

這種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)。對于水分可用干燥的辦法加以排除;對于雜質(zhì)可用過(guò)濾的辦法加以清除;油中的空氣可通過(guò)抽真空的辦法加以排除。

⑥兩種及兩種以上不同來(lái)源的絕緣汕混合使用。

油的性質(zhì)應符合相關(guān)規定;油的比重相同、凝固溫度相同、粘度相同、閃點(diǎn)相近;且混合后油的安定度也符合要求。對于混油后劣化的油，由于油質(zhì)已變，產(chǎn)生了酸性物質(zhì)和油泥，閩此需用油再生的化學(xué)方法將劣化產(chǎn)物分離出來(lái)，才能恢復其性質(zhì)。