油老化对变压器油纸绝缘频域介电谱的影响

为研究变压器油老化对油纸绝缘频域介电谱的影响,以便准确地评估变压器油纸绝缘老化状态,对变压器油进行加速热老化,获得3组不同老化程度的变压器油试样。采用3组油样分别对新绝缘纸进行充分浸渍,得到3组油老化程度不同的油浸纸试样。对每组试样进行频域介电特性测量,获得油浸纸试样介电参数的频域介电谱,研究油老化对变压器油纸绝缘频域介电特性的影响。结果表明:油老化严重时,油纸绝缘的复电容实部(C′)增大,虚部(C″)和介质损耗因数(tanδ)在较低频率范围受变压器油老化的影响显著,且随着油老化的加重而增大,而在较高频率范围的影响较小。     

基于介电参量研究变频电机的绝缘老化机理

为研究变频调速牵引电机的绝缘老化机理,采用高压方波脉冲对变频电机匝间绝缘绞线对试样进行加速老化试验,通过分析不同老化时间下绞线对的电容值和介质损耗因数(tanδ),对绞线对在高压方波脉冲条件下的绝缘老化机理进行研究。结果表明:随着老化时间的延长,试样电容值逐渐减小,介质损耗逐渐增大。低频时绞线对的介电温度谱在125℃出现一个明显的损耗吸收峰,高频时在85℃出现一个损耗低谷。30℃时绞线对的介电频率谱在10~100 k Hz频率段出现损耗峰,峰值随老化时间延长而增大,而在80℃和150℃损耗峰消失,同时tanδ逐渐减小。老化后绞线对绝缘膜的有机相被烧蚀,留下颗粒状的不连续团簇物。     

变压器油纸绝缘水分含量和老化程度定量评估研究

为了分离绝缘纸老化程度和水分对频域介电谱的影响及提高变压器绝缘纸老化程度和水分含量评估精度,文中通过开展加速热老化试验制备了老化程度和含水量均不相同的5组油纸绝缘试样,并对各组试样进行tanδ频谱测试。试验结果表明,在10-3~10-1Hz频段内,tanδ曲线随绝缘纸老化程度增加而上升;在10-3~102Hz频段内tanδ曲线随绝缘纸含水量增大显著上升,在特征频段10-1~102Hz和10-3~10-1Hz内求取tanδ曲线对频率的积分值Sm和SDP分别作为表征水分含量和老化程度的特征量,并分别给出了特征量与绝缘纸水分含量(Kw)和聚合度(DP)之间的拟合关系。对比分析相同老化程度下水分含量不同的多组油纸绝缘试样的介损频谱特性表明,绝缘纸含水量对特征量SDP影响极大,为此提出了水分补偿因子以量化绝缘纸含水量对老化评估的影响,并进一步提出了全面考虑水分影响的老化程度评估新方法。     

水分对大型汽轮发电机定子线棒主绝缘FDS测试的影响研究

为更好的将频域介电谱技术(FDS)应用于发电机主绝缘状态的评估,通过实验得到不同水分含量的线棒试样,对其工频介质损耗因数tanδ、电容C以及FDS进行测试,研究水分对频域介电谱的影响。结果表明:随着线棒干燥周期的增加(水分含量减小),工频介质损耗tanδ、电容C呈指数规律下降;电机线棒的介质损耗因数tanδ、复介电常数虚部ε″随FDS测试电场频率增加整体呈下降趋势,但下降过程中会在部分频段出现弛豫峰;而复介电常数实部ε′随FDS测试电场频率增加而不断下降。不同水分状态下tanδ弛豫峰值及对应频率fmax随线棒干燥周期增加呈指数规律下降,介损弛豫峰值和fmax与线棒水分关系密切,能反映电机线棒绝缘中的水分含量。     

提取杂质后的老化油浸绝缘纸板介电响应特性研究

首先制备老化绝缘纸板样品,并制定了提取老化绝缘纸板水分及分解产物的方法,然后在去除油纸绝缘的杂质及变压器油后,分别针对不同老化状态的油浸纸板开展介电响应实验。分析排除杂质后的老化油浸绝缘纸板的介电响应特性,以及纸板自身老化与油纸绝缘老化对其绝缘状态的影响差异。结果表明:老化时间和激励电压对频域介电谱(FDS)的影响主要集中在中低频段,在高频段介质损耗因数(tanδ)较为稳定;温度变化会导致FDS曲线发生平移,在高频段,温度越高tanδ越小,在低频段,温度越高tanδ越大,且频率越低tanδ的增长趋势越明显。     

基于介电特征量的发电机定子绕组主绝缘老化诊断及寿命评估

tanδ、Δtanδ、ΔC、Q_(max)等绝缘介电特征量与发电机定子绕组主绝缘剩余击穿电压有很好的相关性,能够有效表征主绝缘的老化状态。通过对某老旧发电机近10年特征量进行分析,研究了这些参量随运行年数的变化关系,得出该发电机绝缘已老化的结论,并利用经验公式对绝缘剩余寿命进行了预测。电镜扫描和热重分析等方法验证了绝缘老化的存在,证明了介电参数在老化鉴定方面的有效性。     

基于高温介电谱测量的XLPE老化状态评估

核电站中应用的交联聚乙烯(XLPE)电缆受到辐射作用后,其绝缘性能将发生变化。为研究XLPE绝缘经历热老化后在不同温度下介电特性的变化,对其分别进行了热和热-辐射老化实验。对试样进行了80、100、135、155℃下100-800小时的热老化,同时进行相同条件下引入100Gy/h伽马射线的热-辐射老化,并完成了25-200℃下介电谱测量。实验结果发现：引入辐射条件后,试样的活化能与Cole-Cole曲线中β的数值出现了明显减小;老化温度与辐射条件相同时,试样的电导率与松弛峰峰值频率fp随老化时间的增加而增大,能够很好地反映试样老化过程中介电特性的变化;温度不同时,低频下的复介电常数和复介电模量规律更加明显。因此,高温低频下的介电特性可以有效反映XLPE绝缘老化状况。     

频域介电谱用于高压电流互感器绝缘诊断

电流互感器(TA)是电网控制回路的重要组成部分,失效时可能引起相对地故障或高能量爆炸,妨碍变电站的安全运行。为了提高电流互感器的运行可靠性,基于频域谱理论和测试技术,提出了联合频域介电谱和高压介损试验进行高压电流互感器绝缘状态及老化诊断的方法。首先利用频域介电谱(FDS)对3台220kV TA进行测试,得到了主绝缘的tanδ-f和C*-f特性曲线。然后对设备进行了高压介损试验,得到了主绝缘的tanδ-U曲线,并将10kV工频介损与FDS测试结果进行了对比,验证了两者的一致性。从试验结果可知:绝缘严重老化或受潮均使得固体绝缘中水分含量增加、低频段的介质损耗升高;老化严重时,低频段的复电容实部随频率降低而增大,绝缘受潮时复电容实部基本不随频率变化;绝缘老化设备在tanδ-U曲线上呈现开口形状,绝缘受潮设备的tanδ基本不随电压U变化,为两者的区分提供了新途径。FDS作为一种估计纸中水分和油电导率的可靠工具,结合高压介质损耗试验有利于对高压TA绝缘进行更有效、准确的诊断。     

油纸绝缘加速热老化的频域介电谱特性

为研究变压器油纸绝缘不同老化状态及温度对其频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)测量结果的影响,对变压器油浸绝缘纸板试品进行加速热老化试验:测量同一试品不同老化阶段10?3~103 Hz范围的FDS,并对某一老化状态试品在不同温度下进行FDS测量,分析试品的tanδ、复电容实部C′和虚部C″及微水含量随老化时间和测量时温度的变化。结果表明:随着热老化时间的延长和测量时温度的升高,试品在较低频率下的tanδ和C″逐渐变大,而较高频率下变化不明显,C′急剧变化的频率区域向高频方向移动;根据FDS测量结果得到的纸板微水含量在老化阶段前期随着老化时间延长明显变大,后期则相对稳定;评估得出的纸板微水含量受温度影响十分明显,温度较高时得到的微水含量明显偏高。     

基于FDS区分热老化和水分对油纸绝缘状态的影响研究

为区分热老化和水分对频域介电特性的影响,将FDS法应用于变压器主绝缘的老化和受潮状态评估。通过绝缘诊断仪对制备的老化和水分试品进行FDS测量,提取1 mHz及0.1 mHz为老化试品特征频率,100 Hz、1 kHz为水分试品特征频率,利用特征频率处的tanδ区分老化和水分对频域介电特性的影响,并给出了特征频率处tanδ与聚合度以及水分含量的定量拟合关系。研究结果表明:聚合度和水分含量与特征频率处的tanδ均呈指数函数关系,tanδ随着聚合度增大而减小,随着水分含量的增大而增大。     

基于力学损耗和介质损耗参数分析大型发电机主绝缘的老化特征

大型发电机的主绝缘是发电机的主要组成部分这一,大型发电机的可用性和剩余寿命在很大程度上取决于主绝缘的状况,目前,大型发电机主绝缘普遍采用环氧云母绝缘体系。针对发电机运行中主绝缘的老化情况,选用环氧云母体系绝缘材料,进行了电热应力联合作用下和热机械应力作用第化实验;采用新的分析方法－动态力学分析法测试了不同老化时间的绝缘材料的老化特性,并且将动态力学参数与介质损耗参数作了比较;从而提出了用态动力学参     

大型汽轮发电机主绝缘的频域介电响应研究

为研究将频域介电谱法(frequency domain dielectric spectroscopy,FDS)用于发电机绝缘状态无损诊断的可行性,对发电机线棒试品进行多因子加速老化,采用FDS法测量了不同老化程度下发电机定子线棒的介质损耗因数tanδ和相对介电常数ε,建立与常规试验参量介质损耗角正切tanδ和电容C之间的量化关系。结果表明,线棒试品的老化程度对频域谱曲线影响显著,随着老化的进行,tanδ和ε的值增大,低频下增大趋势更加明显,tanδ频谱曲线的损耗峰向高频方向移动;不同老化程度的线棒试品在特征频率处的tanδ与电容C、特征频率处的ε和工频下tanδ满足指数函数关系,研究成果表明FDS技术可用于发电机老化状态的无损诊断。     

基于介电响应的油纸绝缘寿命预测方法

油纸绝缘是油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘寿命受热老化因素影响很大。因此,针对不同温度、不同含水率下的油浸纸板的寿命预测问题进行分析,提出一种应用平移因子和纤维素反应二阶动力学方程预测不同温度、不同含水率下的油浸纸板寿命的方法。首先,针对不同含水率的油浸纸板进行变温介电谱测试和130℃条件下的加速老化试验;其次,依据频温叠加的基本原理,将所测的介电损耗曲线进行计算平移,得到相应含水率油浸纸板的平移因子,根据平移因子计算相应油浸纸板的活化能,并得出油浸纸板含水率与活化能的关系式,重新构造平移因子表达式;最后,将130℃下测得的老化试验数据和平移因子代入纤维素反应二阶动力学方程,使得该模型可以计算不同温度、不同含水率下的油纸绝缘老化寿命。     

含缺陷纤维复合材料热老化后变形与损伤破坏声发射行为

不同时间影响下玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的热老化效应亟待研究。本文采用声发射(AE)与数字图像相关技术(DIC)相结合的互补无损检测技术,分别对热老化0、4、8、16天后三点弯曲试样的损伤过程进行实时监测,并进一步分析预制缺陷对热老化后复合材料的纤维与基体界面间性能的影响。对AE信号进行k-means聚类分析同时通过DIC进行全局应变场测量,表征了预制缺陷和热老化时间对GFRP力学行为和变形损伤机理的影响。结果表明：声发射信号可以对各类损伤进行分类,通过分析脱粘信号发现,在层合板内部交联时,脱粘信号减少且分布在失效载荷后;随着热老化进展至水分挥发阶段,脱粘信号增多并均匀分布在断裂前期与后期。对于预制纤维断裂的层合板,交联现象会使层合板加载过程中纤维断裂信号数量减少且幅度降低,最大应变值减小,有效地提升了层合板承载能力。声发射聚类分析和数字图像相关技术结合可以较好地描述不同热老化条件下GFRP的损伤演化过程,有助于进一步揭示缺陷和热老化时间对GFRP内部损伤机理的影响规律。     

老化和水分对电容性套管绝缘纸频域介电特性的影响

套管故障是引起变压器停运的主要原因之一,其中套管绝缘受潮引起的故障比例占据首位,而水分是引起油纸绝缘劣化的重要因素,因此研究不同水分对电容性套管绝缘介电特性的影响对于评估套管受潮状态具有重要意义。制备了不同初始水分质量分数的油纸电容型套管电容芯子试品,开展了实验室内油浸纸电容芯子的加速热老化试验,建立了介损特征区间积分模型,发现老化时间与油浸纸介损在特征区间的积分值符合线性规律,水分同介损在特征区间的积分宽度符合线性规律,表明油浸纸频域介电谱中的介损积分值可反映绝缘老化程度,为现场基于介损评估受潮下油纸套管的老化状态及受潮对绝缘老化的加速情况提供研究思路。     

温度对变压器用油纸绝缘老化的频域介质响应的试验研究

变压器是电网安全运行中最关键的设备之一,由内绝缘(油纸绝缘)问题引发的变压器故障占变压器事故重要部分。目前用于诊断变压器油纸绝缘状态的方法尚存在各自的不足之处,故研究通过无损的诊断方法获取表征油纸绝缘老化状态的特征量,为评估变压器油纸绝缘老化状态提供准确且有价值的参考,无疑具有重要意义。基于频域介质响应的频域谱法是一种诊断电力变压器绝缘老化状态的非破坏性方法,笔者首先通过模拟变压器实际生产流程,制作变压器油纸绝缘试品,并对油纸绝缘试品进行加速热老化试验,得到不同老化程度的油纸绝缘试品。通过频域谱测试并分析了温度对油纸绝缘试品的频域介电特征量变化规律,运用电介质极化理论对测试结果进行了分析,为频域谱技术用于实际变压器油纸绝缘老化状态的无损诊断提供技术积累。结果表明:测量温度对频域谱诊断油纸绝缘老化状态影响显著,采用频温平移因子可以将任意测量温度下的频域谱曲线归算到同一参考温度,解决了测量温度对FDS测试结果的影响。初步研究结果表明,经过频温修正后的FDS能用于不同温度下的变压器油纸绝缘老化的评估。     

Effect of physical aging on dielectric, thermal and mechanicalproperties of cast-epoxy insulators

Samples of cast bisphenol-A and cycloaliphatic epoxy insulation were quenched from a temperature above T_g (170°C) to room temperature. Variations in dielectric, thermal and mechanical properties were examined during subsequent sub-T_g annealing (physical aging). It was found that the impact strength of the epoxy insulation decreased considerably with physical aging. Moisture intake and subsequent dielectric loss at room temperature were also found to decrease with physical aging. Glass transition temperature and excess enthalpy measured by DSC demonstrated significant increase with increased sub-T_g annealing. On the other hand, dielectric properties showed different changing patterns during sub-T_g annealing in different epoxy systems. It is concluded that epoxy insulating materials should be properly annealed before assessing their dielectric and other physical properties because of the possibility of unknown rapid cooling histories     

二苄基二硫含量对矿物绝缘油老化特性的影响

为研究油中二苄基二硫(DBDS)含量对矿物绝缘油老化特性的影响,分别制备了DBDS含量为0%、0.05%、0.1%的绝缘油样品,与绝缘纸复合后在130℃下进行加速热老化试验,定期取油样测试离子迁移率、介质损耗、电导率、酸值、油中铜含量等性能参数并进行分析。结果表明:DBDS能加速绝缘油老化,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重;在老化过程中,离子迁移率活化能呈现先减小后增大的趋势,即存在一个拐点,这是由不同老化时期油中载流子种类及含量变化导致,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重,拐点时间越靠前;绝缘油电导率和油中离子浓度随老化时间变化规律一致,离子浓度增大是导致老化后绝缘油电导率增大的主要原因。     

35 kV干式空心并联电抗器匝间绝缘材料特性分析

深入开展35 kV干式空心并联电抗器匝间绝缘材料特性分析研究,对35 kV干式空心电抗器制造材料选择、工艺改进和运维方式具有重要意义。为此,文中研究了不同热老化程度和吸湿对电抗器匝间绝缘材料聚酯薄膜介电特性的影响。通过研究发现:不同老化温度(110、130℃)下,干燥的聚酯薄膜相对介电常数、介质损耗正切值和电导率在老化后期(120 d)都呈现增大的趋势。在较高老化温度下,样品介质损耗正切值增加更加明显。不同老化温度下,吸湿对相对介电常数的影响结果不同。在不同老化程度下,吸湿后的样品其低频下介质损耗正切值仍然呈现增加的趋势,但在高频下其值有所减小。     

A new accelerated aging procedure for cable life tests

A new accelerated aging procedure for cable life tests has been proposed in this paper. The objective has been to minimize the total test costs using cable samples subject to the constraint that all relavant cable characteristics should be preserved by the samples. The procedure utilizes a combined approach based on available physical and mathematical models and laboratory accelerated aging tests. The behavior of dielectric strength, dielectric loss angle, capacitance and loss of mass in XLPE cable models subjected to different aging conditions (voltages and temperatures) has been monitored in order to verify the proposed procedure. Investigations have proven that the results concerning aging effects obtained under combined stresses (simultaneously electrical and thermal) are different from those obtained under single-stress aging. The degradations caused by combined stresses cannot be directly related to the changes caused by the single stress, i.e. their superposition is not valid. It has been found that tan delta can serve as a representative indicator of other cable properties relevant to aging phenomena.