基于变压器固体绝缘老化机理的风冷变压器精确温度控制本科论文

1．绪论电力变压器作为电网重要的主设备，根据设计和经济性的原则，我们一般期望它的运行寿命应该达到 35-40 年[1]。《电力变压器选用导则》GBT/17468-2025 规定，在外部冷却空气为 20 ℃ ，变 压 器以额定电流运行，以某种温度等级的绝缘材料发生热老化而损坏时，规定变压器的寿命一般为 20 年[2]。电力行业标准《油浸式变压器绝缘老化推断导则》（DL/T 984－2025）也特别提到正常运行的 变压器应该有 30 年的寿命，假如达不到预期寿命而退役，通常是设备隐患或其它原因所致。油纸绝缘变压器的使用寿命基本上决定于其绝缘系统。其绝缘系统由变压器油和绝缘纸构成。其中绝缘油即使使用了 30 年时间,绝缘击穿性能的下降也只有 10 %左右。而且在变压器的运行过程中，检修人员还可以通过净化或者换油的方式来改善油的绝缘性能。因此，运行中的油浸式电力变压器的使用寿命应该主要取决于固体绝缘，尤其是绝缘纸。国内外大量的统计数据显示，变压器事故大部分都与变压器绝缘特别是固体绝缘老化和破坏有关。美国 HSB 公司工程部总工程师 William Bartley 先生在过去的 10 年中变压器故障进行了统计，发现在造成故障的起因中，绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有 17.8 年，大大低于预期为 35 ～ 40 年的寿命！中国电科院进行的《2025 年度 110kV 及以上变压器事故统计分析》中的数据显示， 2025 年度变压器损坏事故以绝缘事故为主，占总损坏事故台次的 81.1%。投运 15 年以内的变压器即发生损坏事故的台次竟然占统计损坏事故变压器总台次的 78.8%，变压器的运行寿命令人担忧[3]。在运行过程中，变压器的固体绝缘在电、热、空气、水分等因素的作用下，不断产生退化。这种退化，表现在电气绝缘性能上没有明显的变化。数据表明有些处在生命末期的变压器，其绝缘的电气性能还完好如初。而老化了的变压器绝缘纸的机械性能会明显变差，从而为变压器损坏事故的发生埋下了隐患。构成绝缘纸的主要成分为纤维素，纤维素是由葡萄糖基组成的聚合度很高的链状高聚合碳氢化合物。绝缘纸的老化实际上是纤维素分子链不断断裂，链长不断变小的过程。随着分子链的断裂，绝缘纸的机械性能不断变差。当发生短路等大的外部冲击的时候，失去延展能力的绝缘纸会被破坏，进而引发绝缘事故。另外，变压器内部还有很多绝缘纸材料构成的压板、垫块等结构，他们在变压器中起着固定、压紧变压器线圈的作用。这些元...