干式变压器绝缘结构评定及其发展方向

绝缘结构(EIS)即绝缘系统，是指用于电气设备的与导电部分结合在一起的含有一种或多种绝缘材料(EIM)的绝缘组合[16]，是承受设备中电应力的系

统。通常，电气设备的寿命取决于其绝缘结构的寿命。对于电气设备寿命的研究是电力系统可靠性、未来电气设备状态检修研究以及全生命周期管理的基础。需要注意的是，GB/T 20113—2006 中指出：“绝缘结构的耐热等级与绝缘结构中所包含的各种绝缘材料的长期耐热性可能不直接相关，在绝缘结构中，某一绝缘材料的长期耐热性可因结构中其他绝缘材料的保护特性而提高，另一方面，绝缘材料之间的不相容性也可降低绝缘结构的耐热等级，使之低于绝缘材料的长期耐热性”[17]。绝缘结构的老化因子包括电、热、机械、环境等，对于干式变压器而言，主要的影响因素是热因子，而在长期的局部放电影响下，电老化也是需要考虑的因素之一。

3.2 干式变压器绝缘结构的热老化评定温度是干式变压器的主要老化因子，GB/T1094.12—2013 中指出了干式变压器的热老化规律满足阿伦尼乌斯定律，这也是干式变压器绝缘结构热老化评定的依据[18]。干式变压器绝缘结构的热老化评定也称为耐热性评定，出于成本考虑，常采用模型线圈进行试验评定[19]，模型线圈参照真实变压器制作，包括所有基本元件，且能表征整个绝缘结构的重要电气性能和力学性能。

绝缘结构的耐热性评定可参考GB/T 20112—2015 分周期进行，也可采用快速评定的方法，得到绝缘结构的热降解特性，再结合阿伦尼乌斯曲线进行试验评定[20-21]。值得注意的是，在完成绝缘结构耐热性评定后，最好是通过整机的加速热老化试验进行验证，以取得对评定结果更高的置信度。目前，关于干式变压器绝缘结构的耐热性评定方面在核电站用安全级干式变压器的鉴定试验中进行了较为深入的研究[19,22-23]，其中明珠电气和顺特电气在其核电站安全级干式变压器的鉴定过程均先进行了模型线圈的绝缘结构耐热性评定，并在此基础上完成了整机加速热老化试验，对其绝缘结构的鉴定寿命进行了充分验证。

干式变压器绝缘结构的电老化评定电老化是指电场长期作用下绝缘中发生的老化，通常是由绝缘内部或表面发生局部放电造成的。随着外施电压的增加，局部放电将加剧，其放电量、放电重复率、放电功率都会相应增加，因此绝缘的电老化速度加快、寿命缩短。在外施电压较高、寿命较短的条件下，根据经验，绝缘的平均电寿命L 与外施电压U存在负幂函数的关系[24]，如式（1）所示。

L = A(U)-n （1）

式(1)中，A、n 为常数，取决于材料特性和外施电压种类、电场分布特征等试验条件。需要注意的是，电老化大部分是由局部放电引起的，而干式变压器局部放电量在国家标准中有着严格规定，不能超过10 pC，这个放电量对于绝缘材料的长期累积效应较小，相关的研究工作也较少，只有1986 年上海交通大学的高璇等[25]进行过相关的探讨和试验方法研究。此外，绝缘结构的电老化试验方法和评判标准还有待进一步的验证确认，可作为未来的研究方向。