絕緣紙壽命診斷

    1993年之前,一般對於 油浸式變壓器使用壽命的認知為:當變壓器內部之絕緣紙脆化時,此相當於絕緣紙的聚合度(DP值 ,Degree of Polymerization)小於200單位units時,即為變壓器壽命終止之時。通常變壓器內部所使用之絕緣材料 可分為兩大類:液體之絕緣油(如礦物油、高燃點油、矽油)與固體之纖維性絕緣材料(如壓紙板、間隔板、絕緣薄紙、皺摺紙、木條等等) 。例如變壓器的線圈引線部位, 便是以絕緣薄紙包覆後再浸置於絕緣油中,藉以達到最佳絕緣的功能。

    變壓器在長期漫漫的負載過程中,由於無可避免的會受到熱、水份和 酸等諸多因素的影響,因而加速絕緣紙的裂化速率,累積長時期的裂化作用終會造成固體絕緣材料呈「脆化」狀態,致絕緣紙的機械強度與絕緣能力無法承受 一旦因電力系統迴路發生突波所產生之衝擊應力或是負載中所伴隨產生的激磁震動,皆有可能引發絕緣紙的自然剝落進而導致 線圈層間短路以致變壓器發生爆炸甚而造成更嚴重的工安事故,這種事件時有所聞如果變壓器定期執行絕緣紙糠醛分析便可有效避免此種意外 事故的發生。考量電力級變壓器69 kV)之重要性(或是特殊規格的配電級變壓器)與其之 訂購、組裝需要相當時日,為了避免電力調度的困難甚或影響生產,因此有必要及早了解變壓器內部絕緣紙之現況,藉此掌握變壓器之可信賴度〈Reliability〉 避免非計畫性的停電確保供電品質。

    影響變壓器壽命之因數甚多,然而變壓器故障與維修之關係約略可區分為三個時程:

1. 初期:設計、製造、組裝各階段所遺留的缺陷。運轉、維護人員對該設備之不熟悉。

2. 偶發期:運轉環境或條件超過額定容許範圍(電氣、熱、機械、環境、人為等方面所致)。

3. 老化期:磨耗、裂化所致,維修後未能恢復應有性能。

       變壓器一旦老化時,相對的較易發生故障,如同眾所週知的「浴缸曲線」,然而何時是裂化轉折點?何時是崩潰點?在早期並無確切之警示值,根據國外的報告顯示變壓器在正常操作使用下大部份至少可使用35~40年,之後呈急速老化之趨勢,但仍有大型變壓器使用超過63年至今仍在運轉的實例。因此 ,變壓器的服役年限仍應依據各項代表性數據作為論斷,所以變壓器之汰換決定,實有賴於累積平時之檢測數據與運轉記錄做汰舊更新的依據。

    絕緣紙本身即是一種不均勻的聚合物,雖具有相當之抗張強度,但絕緣紙是否已 裂化?早期的測試方法是從變壓器內部取一段絕緣紙樣品來做「聚合度」分析簡稱DP,一般新品絕緣紙的聚合度約在1000~1200單位units之間當纖維絕緣材料裂化時,亦即這些聚合物的鍵結長度會變短,以致改變其原有之物理與化學特性,一旦聚合度只剩200單位時,即判為變壓器壽命終止應停止使用。然而此一檢測方法(聚合度分析)繁瑣且不符實際,萬一取樣時傷及變壓器整體之絕緣性將得不償失。若是遇到絕緣紙的紙質「太脆」時則無法進行聚合度之試驗,另外考慮到具有代表性之絕緣紙不易取得(必須是實際故障部位)而且必須將變壓器停機開蓋才能進行絕緣紙之採樣,考慮停機所衍生之成本極高加上採樣之複雜性以及檢測成本昂貴且耗時因此並不適宜當作絕緣紙裂、劣化之例行檢驗方法。

    在經過歐、美專家學者歷經二十餘年的開發研究,終於在1993年由IEC首次公告「絕緣油中糠醛分析檢測方法」(IEC-1198), 新製變壓器所含的糠醛濃度非常低,由於絕緣紙裂、劣化時原有之纖維素會轉化為多種糠醛化合物(比較主要的有五種糠醛),因此當絕緣油中所含的糠醛濃度變高,相對的意謂絕緣紙 已有裂化情況發生。執行糠醛化合物的含量分析時只需絕緣油10c.c.且取樣時變壓器不需停機依 據糠醛濃度變化 便可推知絕緣紙現況以及其之裂化速率,進而推估其之剩餘壽命。美國1995年亦跟進公告糠醛檢驗方法 (ASTM D3612),將糠醛濃度當成變壓器老化或絕緣紙裂化的指標,已被歐美先進國家所認可。

    依據本公司迄今98.06)檢驗2700台的實際數據顯示當2-糠醛的濃度明顯突增時,一定牽涉到絕緣材料其之纖維素的裂化,所以當絕緣油含有高濃度的糠醛 成份時,必可在變壓器內部發現受熱區(hot spot)的存在,開蓋檢視變壓器定可看到絕緣紙過熱呈脆化之景象

 

 

回首頁            檢測目的