多因子老化对抽水蓄能发电电动机定子线棒主绝缘介电性能的影响

设计搭建了新型定子线棒多因子老化平台,对抽水蓄能发电电动机定子线棒进行电、热及机械振动多因子老化试验,测量定子线棒在老化试验各老化周期后和部分周期中的介质损耗因数和电容值,并利用扫描电镜对老化后的绝缘层材料进行观察。结果表明:在测试电压高于一定值时,介质损耗因数随老化周期的增加而增大;在不同测试电压下,电容均随老化周期的增加而减小;介质损耗因数增量及电容增量均随老化周期的增加而增大;在影响介电性能变化的各老化因子中,冷热循环老化和机械振动老化起主要作用;结合老化线棒的局部放电起始电压和绝缘层老化试样的显微结构认为,多因子联合老化使得线棒主绝缘内产生的越来越多气隙等缺陷是导致其性能劣化的主要原因。     

热老化对干式变压器环氧树脂介电性能的影响

根据常见的干式变压器环氧树脂配方,制作了环氧树脂试样,在100、130、160℃下进行热老化试验,测试试样的介电性能,研究介电常数及介质损耗随老化时间与老化温度的变化规律。结果表明:随着老化时间与温度的增加,试样在相同电场频率下的介电常数与介质损耗因数增大;随着老化时间的增加,试样的电气强度随着介质损耗因数的增加而降低,环氧树脂的绝缘性能降低。     

变频电机用电磁线绝缘电老化性能分析和表征

通过对变频电机用绝缘电磁线进行高频脉冲电老化试验,研究了绝缘电磁线的电老化寿命及其变化规律。采用电子能谱仪和显微镜对绝缘电磁线表面在电老化过程中的析出物进行了成分分析和形貌表征。结果表明:绝缘电磁线在施加一定电压条件下会出现局部放电,其寿命随施加电压的增加呈指数式衰减,在电老化过程中电磁线绝缘表面有白色析出物质,对试样表面析出物进行能谱分析发现C、O、Mg、Si、Ca增加较多,击穿点周围C、F、Cu元素含量大幅度增加。新试样表面平坦且没有杂质,而经过电老化后的电磁线试样表面团聚物堆积、凹凸不平。     

热老化对发电机定子线棒用环氧—云母绝缘频域介电特性的影响

为了研究热老化对发电机定子线棒用环氧—云母绝缘频域介电特性的影响,在170℃环境下对线棒样段进行加速热老化试验,老化时间分别为0、7、14、21 d。通过频域介电谱法测试了不同老化时间试样的频域介电谱,分析了老化时间对介质损耗和相对介电常数的影响;采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱对环氧—云母绝缘体系老化前后的微观形貌和化学结构等理化特性进行表征。结果表明:在老化前期,由于绝缘体系固化交联结构得到加强,极化强度减弱,导致介质损耗和相对介电常数与未老化试样相比有所下降;随着老化时间变长,老化程度增大,绝缘体系的大分子链出现热氧分解,粉云母层也开始出现裂解,产生大量极性游离基团,从而导致介质损耗和相对介电常数增大,同时长时间的老化也会使绝缘体系出现分层、剥离等劣化现象;环氧—云母绝缘的介电谱随着频率增大而减小,未老化和短时间老化的试样在低频段会出现松弛区;高频下介质损耗和相对介电常数虚部受到老化程度影响较小,不同老化时间试样差别不大。     

电热老化对干式变压器中环氧树脂特性的影响

为了研究电热老化对干式变压器中环氧树脂的影响规律,将环氧树脂样品进行电热老化试验,定期测试老化样品的质量损失率、交流击穿电压、介电特性以及红外光谱。结果表明,随着电热老化时间的增加,样品质量减少,击穿电压减小,介质损耗增加。相比电、热单因素作用,电热联合老化对材料的质量损失率、击穿场强及介电特性影响更显著,且大于电、热的叠加作用。通过德拜方程拟合介电常数虚部,发现增加电热老化的温度或电场,电导、极化损耗都增加。通过红外光谱可以看出,电老化没有使材料内部产生新的基团。热老化后环氧树脂内部羟基被氧化,碳氢键发生断裂,说明热老化机理明显不同于电老化。电热联合作用也使得更多的羟基被氧化,更多的碳氢键断裂。电、热相互增强老化效果,具有协同效应。     

基于介电响应的植物油纸绝缘热老化特性研究

为研究植物油浸渍绝缘纸在热老化过程中的介电响应特性与老化程度的关系,制备了植物油纸绝缘试样并对其进行加速热老化试验,在不同的老化阶段对试样进行聚合度测量和介电响应测试,分析其介电响应的变化规律,并提取不同老化阶段介电响应的多个特征量。然后对特征量进行主成分分析(PCA),得到一维特征量(X1),并与聚合度建立关系。结果表明:随着热老化的进行,吸收电流和电导电流均随老化程度的加深逐渐增大,在工频附近,油纸的介质损耗因数也随老化程度的加深而增大;所获得的一维特征量(X1)与聚合度的相关性高,为绝缘纸聚合度的测量提供一种新思路。     

变压器油中Cu2 S生成规律及影响

变压器油中的腐蚀性硫可对变压器绝缘性能造成不良影响。为研究变压器油中腐蚀性硫对铜导线及油纸绝缘的影响特性,在实验室以某油品（油样1）为主要研究对象（以另一油品（油样2）作为对比）,在130 ℃和150 ℃下进行加速热老化试验。通过分析老化过后的裸铜片、纸包铜片、绝缘纸和油样相关特性的变化,发现油样1具有明显的硫腐蚀性,而油样2没有这一特性;铜片表面及绝缘纸内表面的腐蚀程度随着老化时间的增加而加剧;Cu2S在绝缘纸表面的沉积不仅与腐蚀程度有关,还与老化时间有关;Cu2S的沉积会改变铜片的表面结构、绝缘纸的纤维分布以及油-纸复合绝缘介质的介电特性,沉积了Cu2S的复合介质,其击穿场强大大降低。关于变压器油腐蚀性硫防治措施的研究结果将另行详述。     

超高直流电场作用下金属化膜电容器的老化特性

为揭示超高直流电场作用下金属化膜电容器的老化特性，对电容器设备及其介质材料进行了研究。基于电容器的实际运行工况，对特殊设计的电容器元件在60℃下分别开展了直流场强为0En、1.4En、1.5En与1.6En的老化试验。对老化中的电容器元件电容量和老化失效后的基膜（双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜）进行测试。结果表明：电容器失效机理与老化电场有关，存在阈值电场。当老化电场低于阈值电场时，电容器发生长期失效，受到薄膜性能劣化的影响电容量降低，薄膜的电气强度随分子链段运动活化能的降低而降低；当老化电场高于阈值电场时，电容器发生短期故障，极高的电应力使薄膜介质原有的电弱点迅速击穿，自愈面积快速增大，设备寿命大幅缩短。     

电压寿命试验的一种新方法——聚丙烯绝缘电线在电、热和水长期作用下使用寿命的试验研究

绝缘材料的电压寿命试验,通常都是使试样经受一定恒值交流电压梯度的场强,一直进行到试样被击穿为止。试验的主要目的是绘制电压寿命曲线、使寿命对场强梯度进行标绘。根据寿命曲线,就可以知道任一场强下的寿命。同时也可以从予先规定的寿命倒过来求其相应的场强梯度。另一方面,绝缘材料的热老化试验却根据另一种不同的方法,通常测量的是材料的某一适当的物理性质,然后使它对老化时间进行标绘。使这个性质下降到某一予先规定的数值所需要的时间,便是材料寿命的终结。意大利Bologna大学的Luciano Simoni在分析了热老化和电老化的寿命试验理论之后,从扩充化学反应理论出发,提出了有机绝缘材料在电和热综合作用下的一个新理论。并对老化提出了一个快速试验方法,用以求出电压寿命方程中的指数n。本文按照Luciano的理论和方法,对聚丙烯绝缘电线在电和热(水为介质)的综合作用下的寿命指数n进行了试验研究,试验是在较高的温度(70°,85℃,100℃)下进行的,对低温部分使用了截尾寿命试验统计方法。按照Luciano的意见,这个理论是相当一般的,可以把它扩充到用来研究有性能下降现象的其他系统的老化。     

变压器油纸绝缘热电联合老化特征量研究

为研究电力变压器油纸绝缘在热、电两种应力作用下的老化特性,搭建了油纸绝缘热电联合老化试验平台,设计了两组在130℃下进行的加速老化试验:一组是单因子热老化试验,另一组为热电联合老化试验。通过对两组老化样本的绝缘纸聚合度、击穿电压、油中微水含量等参数进行对比分析,结果表明,热电联合老化样本绝缘纸聚合度下降速度比热老化样本要快,且在老化初期绝缘纸击穿电压与绝缘纸聚合度呈一定线性关系,与油中水分含量则没有明显的直接联系。     

电机线棒环氧云母绝缘老化特性研究

为将频域介电谱测试技术应用于大型电机定子线棒绝缘老化状态的无损检测中,在热、电、机械等多因子联合作用下对定子线棒环氧云母绝缘进行加速老化试验,测试不同老化程度试样的频域介电谱.采用最小二乘法提取频域介电响应的Davidson-Cole模型参数作为特征参量,采用特征参量分析环氧云母绝缘的老化程度.最后通过拟合建立特征参量与老化时间的关系.结果表明:环氧云母绝缘的介质损耗因数tanδ随老化程度的增加而增大,尤其在频率为10-3～10-1 Hz有明显的增大趋势;Davidson-Cole模型提取的特征参量β和τ可用于表征绝缘的老化程度,β随老化时间的增加线性减小,τ随老化时间的增加呈指数函数减小,Δε随老化时间的增加明显增大.通过τ与老化时间的拟合关系,得出了定量表征绝缘老化程度的公式,可以考虑作为老化程度评估的经验公式.     

VPI定子线圈绝缘的耐盐雾湿热老化性能研究

利用真空压力浸渍(VPI)绝缘制备定子线圈,开展模拟海洋气候的盐雾湿热老化试验。测试了不同老化周期时VPI绝缘复合材料吸水率的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)测试了材料老化前后表面微观形貌的变化;利用宽频介电阻抗谱仪测试不同老化时间、测试温度下VPI绝缘复合材料的频域介电特征量(介电常数、介质损耗因数、电导率)的变化规律,利用电介质极化理论分析老化前后微观结构形态变化与宏观介电性能之间的关系。结果表明:VPI定子线圈经过35周期的盐雾湿热老化试验后,线圈的介质损耗明显增大,表明VPI绝缘的耐盐雾、湿热老化性能较差。     

矿物油与植物油对绝缘纸热老化特性的影响研究

为研究植物绝缘油与矿物绝缘油中绝缘纸的老化特性,分别将FR3植物油和25~#矿物油与绝缘纸组成油纸绝缘组合,在130℃下开展人工加速热老化试验。分析两种油中老化绝缘纸的介电特性、微观结构以及拉伸强度。结果表明:随着老化时间的增加,绝缘纸的介质损耗因数(tanδ)和相对介电常数(ε_r)均呈下降趋势;相同老化时间下,相较于矿物油中的老化绝缘纸,植物油中的老化绝缘纸纤维结构保持更为完整,拉伸强度保持更好,植物绝缘油能在一定程度上延缓绝缘纸的老化进程。     

基于介电谱分析聚酰亚胺薄膜的老化特征

对纳米和普通聚酰亚胺薄膜进行了双极性脉冲电压下的老化试验,分析了薄膜老化前后的介电频率谱和温度谱,并借助电镜扫描分析,研究了薄膜老化前后的微观结构形态与宏观介电性能之间的关系.结果表明:老化使聚酰亚胺薄膜介电频率谱中的偶极子弛豫损耗峰向高频移动,低温区的界面极化损耗峰向高温移动;且老化使聚酰亚胺薄膜分子链断裂,生成分子量小的极性分子,使取向极化更易建立;纳米粒子的加入,削弱了老化因子对聚酰亚胺薄膜内部结构的破坏作用,使偶极子取向带来的弛豫损耗大大减小;纳米掺杂形成大量的界面缺陷,使界面极化带来的介质损耗大大增加.     

热老化对220kV硅橡胶电缆接头绝缘材料介电性能的影响

以220 kV硅橡胶电缆接头绝缘材料为研究对象,在175℃、225℃下进行加速热老化试验,并对不同热老化试样的相对介电常数、介质损耗因数及电气强度等进行测试,研究热老化对硅橡胶材料介电性能的影响。结果表明:热老化过程中硅橡胶试样的相对介电常数逐渐增大。受热老化对硅橡胶试样电导及松弛过程的影响,试样的低频损耗及松弛损耗随着老化温度的升高和老化时间的增加而逐渐增大,而高频损耗变化不明显,但均大于未老化试样。试样在热老化过程中随老化时间的延长,电气强度逐渐下降,老化后期绝缘性能劣化。     

用多氯联苯浸渍的纸—聚丙烯组合介质的耐用性试验

在1970到1977年期间,由于耐用性试验的使用,评定纸-聚丙烯组合绝缘性能已经成为可能。已开展两个试验: ──在热和电应力下的加速老化试验使得绝缘不受缩短其寿命的物理-化学反应的影响得以确定。──包括施加热应力的过电压耐受试验用来检验在低温下投入时不致引起绝缘的恶化,而如果发生局部放电,均以结构上的安排来适当地抵消。综观所得到的结果表明,这里介绍的试验能增进我们对由纸-聚丙烯组合介质构成的绝缘系统恶化过程的认识。耐用性试验,过电压,纸-聚丙烯,电力电容器,热老化。     

大电机主绝缘老化试验系统和试样设计

分析了大电机主绝缘在运行过程中产生老化的机理 ,确定了电、热和机械应力各因子老化试验的参数 ,建立了多因子老化的试验模型 ,研制开发了电 -热 -机械应力三因子联合老化的试验系统 ,设计了分段处理试样制备方案。经模型线棒的老化试验验证 ,在不同老化因子作用下局部放电的放电量、放电次数和放电脉冲分布等参量都有不同的变化规律。结果表明 ,三因子联合老化试验系统能满足研究大型发电机主绝缘在多因子联合作用下的老化规律和评估其剩余寿命的试验要求。     

高频电场对高温硫化硅橡胶介电性能的影响

为了研究复合绝缘子硅橡胶在高频电场下的老化机理,文中搭建了高频电老化试验平台,研究了高频电场对高温硫化硅橡胶老化后微观性能的影响,结果表明：高频电老化使硅橡胶表面出现孔洞和大量裂纹,部分填料分解、流失,羟基含量先降后增,但最终仍低于未老化试样,造成界面静态介电极化率降低,削弱了界面极化强度;热解第3阶段失重量随电老化时间增加,说明PDMS分子长链断裂,极性基团数目增加,偶极子极化率和极化强度增大;此外,硅橡胶介电常数和介电损耗随老化时间增大,并在144 h出现明显的介质损耗峰。通过修正Cole-Cole模型,将介电频谱曲线划分为3个驰豫过程和2个电导过程,其变化规律在SEM分析、红外光谱分析和TG分析中得到印证,并提出可用来定量评估硅橡胶高频电老化状态的参量—偶极子静态介电极化率。文中提出了一种新的人工加速老化方法,并探讨了其介电性能的变化趋势,从中提取新的老化状态评估参量,可为进一步探索高频电老化机理和老化效率提供理论参考。     

热电老化对抽水蓄能发电电动机定子线棒主绝缘电性能的影响

通过设计一个新的热电老化试验平台,对抽水蓄能电站发电电动机定子线棒主绝缘进行了热电老化试验,在不同的老化阶段测试了线棒的介质损耗因数、电容和泄漏电流等性能。结果表明:随老化时间的延长,定子线棒的介质损耗因数及其增量、电容增量均有所增大,而定子线棒的电容随老化时间延长而减小。定子线棒的泄漏电流随老化时间延长变化不明显,吸收比略有增加。     

基于介电性能的电缆热老化及辐照老化检测技术研究

通过研究电缆的热老化和辐照老化机理及其对绝缘材料介电性能的影响,探讨了基于电气性能对电缆进行无损检测的可行性。以两种交联聚烯烃材料的核级低压电缆为对象,通过加速老化试验模拟其全服役寿期,测试老化试样的断裂伸长率、红外光谱、氧化诱导温度以及介电损耗频谱,以研究电缆绝缘随热老化和辐照老化的性能下降规律。结果表明:热老化机理和辐照老化基本一致,都是基材的高分子链断裂氧化和添加剂(如抗氧化剂)含量减少共同作用的结果,其中添加剂的挥发对绝缘介电频谱的影响可能起主导作用。通过单个频率或某特定频率范围下的介质损耗大小来评价电缆绝缘热老化和辐照老化可能不具备普适性,而应在更宽的测试频段中获取信息。