应用极化/去极化电量差模型分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为使用极化/去极化电量差法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程,建立了时域极化/去极化电量差模型,用极化/去极化电量差法分析了不同绝缘纸厚度不同微水质量分数时油纸绝缘的极化/去极化特性,利用时域极化/去极化电量差模型仿真分析了微水扩散暂态过程中油纸绝缘的极化/去极化电量差变化特征。分析结果表明:电量差法能够很好地反映油纸绝缘中微水质量分数的变化,时域极化/去极化电量差模型能够有效反映油纸绝缘微水扩散暂态变化过程。绝缘纸厚度对油纸绝缘极化/去极化电流曲线的影响程度随着绝缘纸厚度的降低而减小。随着油纸绝缘中微水质量分数的增加,电量差与测量时间之间的线性关系更加显著,直线的斜率也随之增加。随着扩散时间的增加,同一测量时刻油纸绝缘极化/去极化电量差沿油纸厚度方向上逐渐趋于等量分布,极化/去极化电量差与测量时间的线性关系更为显著,直线斜率逐渐增大。     

典型油纸绝缘微水扩散特性仿真分析及试验研究

绝缘纸受潮将严重影响变压器的内绝缘特性,变压器油纸绝缘体系中微水含量及微水分布状况是评估变压器绝缘状态的重要依据。基于菲克第二定律建立了油纸绝缘微水扩散的3种典型模型,并采用分离变量法和有限元方法对模型进行了仿真模拟。模拟了有化学反应参与的微水扩散过程,更符合绝缘纸长时间老化的微水扩散过程。搭建了微水随绝缘纸厚度梯度分布时测试实验平台,采用微水测试传感器测量微水含量。结合实验测量数据和微水扩散的有限元模型以及广泛采用的微水扩散系数经验公式,采用遗传算法寻优,获得了优化的微水扩散分布曲面。     

典型油纸绝缘微水扩散特性仿真分析及试验研究

绝缘纸受潮将严重影响变压器的内绝缘特性,变压器油纸绝缘体系中微水含量及微水分布状况是评估变压器绝缘状态的重要依据。基于菲克第二定律建立了油纸绝缘微水扩散的3种典型模型,并采用分离变量法和有限元方法对模型进行了仿真模拟。模拟了有化学反应参与的微水扩散过程,更符合绝缘纸长时间老化的微水扩散过程。搭建了微水随绝缘纸厚度梯度分布时测试实验平台,采用微水测试传感器测量微水含量。结合实验测量数据和微水扩散的有限元模型以及广泛采用的微水扩散系数经验公式,采用遗传算法寻优,获得了优化的微水扩散分布曲面。     

应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为将极化/去极化电流法用于油纸绝缘的微水扩散暂态过程研究,通过建立油纸绝缘微水扩散不平衡时的时域极化模型,提出了根据微水扩散达到稳态时的极化/去极化电流特性求解微水扩散不平衡时的极化/去极化电流的方法,并通过试验验证该方法的有效性。研究结果表明:随着水分含量的增加,油纸绝缘的极化/去极化电流增大,纸中微水分布的不均匀性产生的极化严重影响了油纸绝缘的极化/去极化电流特性,自由电荷迁移和界面极化建立变得困难和缓慢,极化/去极化电流减小;微水扩散不平衡时绝缘纸的电导率分布与纸中微水质量分数分布密切相关,可以作为表征纸中微水分布的特征量。     

油纸绝缘微水扩散的稳态分布

针对目前缺乏关于任意温度下油纸绝缘中微水稳态分布研究的情况,提出了基于参数拟合的曲面拟合法。利用该方法及现有若干温度点下的分布曲线,分0～60°C和60～1 000°C二区域地拟合出可表征温度、绝缘油及绝缘纸的水分体积分数3者间稳态关系的曲面,从而获得任意温度点下油纸绝缘微水扩散的稳态分布曲线。计算所得曲线与实际数据的比较结果表明该法具有很高的精度。     

油纸绝缘体系微水扩散的分子模拟

油纸绝缘中微水将严重影响油浸式变压器电气寿命和机械寿命。为研究油纸绝缘体系中微水扩散微观特性,基于分子模拟方法建立绝缘纸/油纸共存体系微观模型,利用分子动力学计算了不同温度下微水在绝缘纸/油纸共存体系下运动轨迹及其扩散系数,讨论了扩散系数与绝缘纸/油纸共存体系自由体积及水分子运动轨迹关系,并由实验所得扩散系数对模拟计算结果进行验证。结果表明分子模拟结果为实验数据的84%～222%,分子模拟为油纸绝缘体系微水扩散机理研究提供了微观研究手段。     

变压器油纸绝缘微水扩散暂态的电介质频率响应

为将电介质频率响应更准确地应用于工程实际,开展变压器油纸绝缘微水扩散暂态的电介质频率响应研究。根据电介质频率响应原理,建立测试系统,测试微水分布平衡时油纸绝缘电介质频率响应;推导介电常数及电导率不均匀分布的油纸绝缘介电模型,根据微水分布平衡稳态时的测试结果,对微水扩散暂态的绝缘频率响应进行数值计算;测试油纸绝缘微水扩散暂态的电介质频率响应,对数值计算结果进行验证。结果表明,微水分布不平衡,引入了微水浓差极化,油纸绝缘的电介质响应变化较大;随着微水浓度梯度的增大,低频段的弛豫特征更明显,弛豫中心频率向高频方向移动,低频段介质损耗减小更为明显。     

酸在变压器油纸绝缘中的扩散和溶解特性研究

为了研究酸在油纸绝缘中的扩散和溶解特性,在变压器油中分别加入乙酸和硬脂酸,至油中酸值均达到0.4 mgKOH/g,分别在80℃和110℃,绝缘纸中初始水分含量为0.5%和3.2%的条件下,测试了酸在油纸间达到平衡所需的时间及变压器油中的酸值,运用分子模拟技术分析了酸在油纸绝缘中的分布机理。结果表明：乙酸扩散速度快,易被绝缘纸吸收,硬脂酸扩散速度慢,易被变压器油吸收;温度对酸在油纸绝缘中的分布影响很小;乙酸会影响水分在油纸之间的分布,而硬脂酸基本没有影响。     

植物油纸绝缘的微水扩散特性

植物油纸绝缘的微水扩散特性研究,是采用植物绝缘油作为绝缘材料的高压电气设备内部微水质量分数监测与危险性评估的基础。为此,采用费克第二扩散定律一维模型,推导出菜籽绝缘油浸纸微水扩散方程;设计了菜籽绝缘油浸纸微水扩散实验系统及实验方法,根据实验结果拟合出菜籽绝缘油浸纸中微水扩散系数;根据定解条件并采用分离变量法求解,得出菜籽绝缘油浸纸中微水质量分数分布计算公式,并对菜籽绝缘油浸纸微水质量分数动态分布进行了仿真计算,并与矿物绝缘油浸纸微水质量分数分布计算结果进行对比分析。研究结果表明,由于菜籽绝缘油能通过界面粘滞力、亲水性和氢键作用等方式,对微水从菜籽绝缘油向绝缘纸中的扩散具有明显的抑制作用。     

基于去极化电量的油纸绝缘变压器微水含量评估

变压器绝缘的微水含量是影响其寿命重要因素之一。本文基于去极化电量和介电响应理论,提取去极化电流始端去极化电量Soil和末端去极化电量Spaper来评估变压器油纸绝缘的微水含量。首先,比较绝缘油和绝缘纸在不同水分含量下的去极化电流曲线变化;然后,根据去极化电流曲线的介电响应参数辨识结果提取特征量Soil和Spaper,分析结果表明,Soil与Spaper均随着绝缘油或纸中微水含量的增加呈现指数规律增长。最后,通过实例验证所提特征量能较好地评估变压器油纸绝缘的微水含量。     

Effects of Moisture on Furfural Partitioning in Oil-Paper Insulation System and Aging Assessment of Power Transformers

The furfural concentration in oil is a well-accepted chemical marker indicating the aging condition of power transformers. However, recent researches suggest that the furfural concentration in oil is affected by moisture, because moisture influences the furfural partitioning ratio in oil-paper insulation system. In this study, the correlation of moisture and furfural partitioning ratio was investigated. The accelerated thermal aging test and moisture absorption test were conducted to prepare oil-paper samples with different furfural and moisture concentrations. For samples with different moisture concentrations, the furfural partitioning ratios between oil and paper were compared. Results showed that samples with high humidity exhibited a high furfural mass fraction in oil. This finding implied that high humidity promoted the furfural diffusion from paper to oil. Further, the interference of moisture on aging assessment of insulation paper was analyzed. Results showed that the increase of moisture concentration in oil-paper system would significantly affect the accuracy of insulation paper aging assessment. A corrected equation for aging assessment of insulation paper with different moisture concentrations was established. Verification result showed that the equation could effectively correct the interference of moisture and enhance the accuracy of the aging assessment of insulation paper.     

基于PDC法的干式套管用胶浸纸绝缘受潮状态评估

为了提取表征胶浸纸(resin impregnated paper , RIP)绝缘受潮状态的特征参量,将时域介电响应技术应用于受潮状态评估,利用极化/去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)法对RIP受潮状态进行了深入研究。首先,在实验室制备不同含水量的RIP样片并测试获得PDC曲线;然后引入遗传算法和内点法相结合的优化算法,利用Matlab编程获得了扩展德拜模型参数;最后提取两个受潮状态特征量——最大时间常数分支的弛豫贡献系数A9和稳定去极化电量Qd-5000。研究结果表明：PDC曲线随受潮程度的增加整体向上移动;受潮造成RIP绝缘电导率增加,绝缘电阻和吸收比等显著降低;建立的9支路扩展德拜模型等效电路参数对RIP绝缘受潮状态的反应较为灵敏, A9与含水量呈线性拟合关系;去极化电量对含水量较为敏感,Qd-5000与含水量呈指数拟合关系。     

高精度在线式原油含水率检测仪设计研究

基于阻抗式传感器,提出一种在线式高精度原油含水率检测仪.首先采用最小二乘方法,根据实测数据获得阻抗式传感器的温度系数,然后拟合出参考温度下含水率与电压的拟关系曲线.现有的阻抗式传感器在长时间工作后会出现电荷积累效应,影响含水率测量精度;为此,设计了电荷放电电路,其在微控制器的控制下定期对激励电极的累积电荷进行放电,能有效解决电荷积累带来的测量误差问题.试验结果表明,该方法可以设计高精度在线式原油含水率检测仪.     

可逆式水泵水轮机全特性曲线处理新方法

在 Suter全性能曲线的基础上 ,将可逆式水泵水轮机的全特性曲线表示为以相对流动角x和导叶开度 y为自变量的曲面函数 ,用矩形域最小二乘曲面拟合数学模型和计算机仿真拟合曲面方程 ,并提出了实用可靠的曲面分层拟合方法计算任一导叶开度和相对流动角下的WH(x、y)和 WB(x、y)值 ,为抽水蓄能电站过渡过程计算提供了一种新的全特性曲线处理方法。     

判定KdV方程普遍性差分格式计算稳定性的新方法

以最典型的非线性色散方程 Kd V方程为模型 ,着重讨论了两类较普遍的三时间层和二时间层差分格式的计算稳定性问题 ,给出了一种判定差分格式计算稳定性的新方法 ,数值试验证明是实用和有效的 ,得到的稳定性判据的确是保证差分格式计算的必要条件。Kd V方程不会产生非线性计算不稳定 ,产生的只是线性计算不稳定 ,可以用缩短时间步长来克服 ;计算试验证实三时间层格式容易产生计算不稳定 ,二时间层格式易于稳定 ,并且发现参数取 2 /3时 ,计算结果最好。     

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。     

铅垂岸水库污染混合区的理论分析及简化条件

在恒定时间连续点源条件下,从移流扩散方程的完全三维解析解出发,给出了顺直铅垂岸大宽度深水水库污染混合区的解析计算方法和等浓度曲面方程,分析了污染混合区的断面和平面形状的变化规律;以污染混合区下游长度L_d为特征长度,定义了佩克莱特数Pe,给出了污染混合区无量纲上、下游长度、最大宽度与最大深度及相应纵坐标和面积的计算公式及其诺莫图.表明污染混合区的无量纲尺度主要取决于佩克莱特数,其次无量纲最大宽度和面积还与λ_y、无量纲最大深度还与λ_y和λ_z有关.给出了非保守物质污染混合区的修正计算方法以及保守与非保守物质的计算分区图;完整系统地提出了三维移流扩散方程定量化的简化条件.该解析方法和计算公式可为天然水库污染混合区的估算提供有力的工具.     

基于Havriliak-Negami介电模型的油浸式套管受潮状态评估*

水分是引起油浸式套管绝缘性能劣化的主要因素之一,将HN介电弛豫模型用于研究套管中不同水分含量对其绝缘介电特性的影响对评估套管受潮状态具有重要意义。制备5组不同水分含量的72.5 k V套管试样,对不同水分含量油纸绝缘试样进行频域介电谱测试,采用HN介电弛豫模型拟合介电频谱,并分析水分含量对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明:水分含量对HN介电弛豫模型的弛豫时间常数、弛豫强度和形状参数具有显著的影响;随着水分含量的增大,弛豫时间常数减小,弛豫时间常数与水分含量呈对数线性关系;弛豫强度和形状参数随着水分含量的增加而变大,弛豫强度与水分含量呈指数关系,形状参数与水分含量呈线性关系。     

基于规范形的电力系统静态分岔分析

应用奇异性理论研究了电力系统在周期性负荷扰动下的静态分岔现象。通过一系列的坐标变化和近恒等变换，将电力系统的动态方程简化成三阶规范形，从而得到系统的分岔方程。通过研究该分岔方程实数解的数目和稳定性随参数变化的情况，得到了参数平面上的转迁集和结构稳定的范围。研究结果表明，当系统阻尼和扰动幅值发生变化、对应的参数位于不同的区域时，它们的分岔曲线具有不同的形式，从而影响系统的结构稳定性。数值仿真结果印证了理论分析。