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不同含水量对油纸绝缘老化速率的影响

摘要：在变压器内绝缘当中，油纸绝缘是非常重要的组成部分，二者在变压

器运行过程中会受外部的机械振动以及内部氧气、水分、电、热等各种因素的共

同作用，而慢慢老化，造成变压器绝缘性能的逐步下降，导致变压器无法符合工

作要求。其中水分会导致油、纸绝缘的电气强度大幅度降低，造成绝缘效果下降，

油纸快速老化，因此需要重视水分对油纸绝缘老化速率产生的影响。

关键词：含水量；油纸；绝缘老化；速率

1绝缘油和绝缘纸的受潮与老化概述

1.1变压器油

变压器油干燥纯净，这种油非常容易吸潮。在变压器油当中，水的存在形式

有两种，一种为溶解状态，另一种为悬浮状态。溶解状态下，水分会快速分散对

油的工作压力，不会产生较大影响，而悬浮状态对油的耐压会产生一定的影响，

通常而言如果变压器油当中的含水量增加，会影响绝缘油的绝缘性，能造成击穿

电压降低。尤其是在油的融水能力饱和后，水会导致变压器油的绝缘性大幅度下

降。

1.2绝缘纸和纸板

变压器油当中如果出现大量水分，不单单会对变压器的绝缘特性产生影响，

还会对绝缘纸的性能产生一定的影响，在变压器当中全纸具有非常重要的作用，

其主要成分为纤维素卷纸的强度与纤维的强度，纤维的状况以及纤维的化学键息

息相关。在实际应用过程中，变压器的固体绝缘材料受氧气、水分、温度等相关

因素的共同影响，纤维素很容易出现水解、氧化、降解、热结等，最终会出现物

理化学性能劣化老化。绝缘老化主要是纤维素大分子在设备运行过程中逐步分解

产生D－葡萄糖单体，这些低葡萄糖单体并不稳定，也会在后续出现分解，因为

纤维素分子结构当中具有大量的氢氧根，因此很容易与氢离子结合产生水导致纤

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维当中含水，与此同时氢氧根也会被一些极性分子所包围，以氢键为基础结合。

这样会导致纤维破坏速度，进一步加快。在纸受热的条件下，里面的纤维素会逐

步降解产生水，如果水分成为游离肽会加快纤维素降解的速度，因此可以发现在

绝缘纸当中，如果具有一定的含水量，会导致其液化速度进一步加快，使用寿命

缩短。

2案例分析

本文在实验过程中研究对象主要为25号变压器油以及普通牛皮绝缘纸。这

设计温度方面为110℃和130℃，初始含水量控制在1%、3%、5%，对水分影响绝

缘纸的老化速率进行分析，了解老化时不同初始水分条件下绝缘体的各项参数，

为后续变压器指绝缘老化的速度提供参考指标和依据。

3实验部分

3.1实验材料

实验材料为变压器用普通绝缘纸和矿物油。

3.2绝缘纸试品初始水分含量控制

裁剪绝缘纸时期成为条状纸带，纸带的长度设定在90厘米，宽度设定在8

厘米，将这些纸带放置在固定温湿度的湿度箱当中晾晒15天，这样可以保证每

条纸带的含水量均匀，与此同时将晾晒好的纸带放到温湿度环境稳定且可控的实

验室当中，通过硅钢将其卷成卷状，并且对其进行固定，接着对这些绝缘纸带进

行分组，通过合理的方式进行处理，获取不同的含水量，绝缘纸带首先在24小

时的真空干燥，而后进行24小时的真空浸油，获得含水量不同的纸卷。

3.3油纸绝缘热老化试验

首先将这些含水量不同的绝缘值放入到量瓶当中，接着将已经进行脱气脱水

处理的绝缘油加热到40摄氏度，放入到绝缘纸所在的量瓶当中，接着将量瓶真

空处理并且进行充入氮气，最后放入了密封箱当中，分别在110℃以及在130℃

的环境当中完成老化实验，定期取出纸带对其特性进行分析。

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不同含水