倒置式油浸电流互感器受潮过程微水含量动态推演方法

为在可测特征量的基础上研究受潮过程中电流互感器内部微水的分布及扩散规律,该文提出了一种受潮过程中电流互感器内部微水含量动态推演方法。首先,建立了220k V倒置式油浸电流互感器电-热-流多物理场耦合三维仿真模型,利用有限元分析和多物理场耦合分析等方法,得到了受潮过程中电流互感器内部温度场以及微水含量分布规律;然后,通过分析环境温度对微水扩散的影响,建立了电流互感器内部油纸绝缘中微水含量与取油阀处绝缘油微水含量间的关联关系,并在此基础上,建立了基于回归决策树算法的倒置式油浸电流互感器内绝缘微水含量动态推演模型;最后,搭建了LVB-220W3倒置式油浸电流互感器实验平台,来验证仿真及动态推演模型的有效性。研究结果表明:本文提出的电流互感器内绝缘微水含量动态推演模型计算结果与实验结果的最大偏差为2.51%,可为油纸绝缘设备运维和检测提供一种新的思路。     

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。     

采用介电频谱法分析评估油纸绝缘的微水质量分数

目前油浸式变压器是电力系统中应用最广泛的一种变压器,其油纸绝缘性能的优劣直接影响变压器的电气性能和运行寿命,而微水是影响油和纸绝缘材料性能的一个重要因素。为有效分析电力变压器等主要绝缘中的微水质量分数,从而对变压器绝缘状态及剩余寿命进行有效评估,利用基于电介质响应的介电频谱法对油纸绝缘系统进行建模,测试油纸绝缘体系的介电谱,并讨论油纸绝缘介质响应测试过程中油隙对介电测试结果的影响,推导出微水质量分数随温度、频率变化的表达式。测试结果分析表明:油隙对测试结果的影响在10%以内,油纸绝缘系统的复介电频谱与其微水质量分数和温度之间存在函数关系,介电频谱法能有效评估油纸微水质量分数。     

植物绝缘油纸浸渍模型与试验研究

植物绝缘油已成功应用于配电变压器中,但尚未在更高等级电力变压器中得到应用。由于植物绝缘油的粘度比传统矿物油的粘度更高,有必要研究植物绝缘油在厚纸板中的浸渍特性。在分析油纸绝缘浸渍机理的基础上,设计菜籽绝缘油油纸绝缘浸渍试验模型,讨论影响油纸绝缘浸渍过程的主要因素,通过试验得到菜籽绝缘油油纸绝缘浸渍长度随时间的关系曲线,并与矿物油纸绝缘浸渍长度与时间的实测曲线和理论计算曲线进行对比分析。研究结果表明,通过提高浸渍温度,植物绝缘油油纸绝缘的浸渍效果可以达到矿物绝缘油的标准。     

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。     

水分对变压器油和绝缘纸频域介电谱特性的影响

频域介电谱法作为一种无损的电气诊断技术,非常适用于变压器油纸绝缘状态的现场诊断。考虑到水分对变压器油纸绝缘系统的巨大危害,运用Concept80宽频介电谱测试系统,研究了水分对矿物绝缘油和不同种类油浸绝缘纸介电特性的影响规律,并对比了相同水分质量分数油浸普通绝缘纸、绝缘纸板和热稳定纸的介电性能。研究表明:矿物油-纸绝缘试品的介电性能受水分的影响极大;矿物油的直流电导率随着水分质量分数的增加呈指数规律增大,在10-3～10-1Hz范围内,油浸绝缘纸的复相对介电常数实部随其水分质量分数增加呈线性规律增大。因此,可利用油品介质损耗因数(直流电导率)和油浸绝缘纸复相对介电常数实部对变压器油、油浸绝缘纸的水分质量分数分别进行诊断。     

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。     

油老化对油纸绝缘时域介电特性影响的实验研究

为了研究绝缘油老化对变压器油纸绝缘时域介电特性测量结果的影响,以更准确地分析和评估油纸绝缘老化状态,对油浸纸试品进行加速热老化,获取3组不同老化程度的变压器油试样并分析其理化参数。对新绝缘纸试品进行真空干燥,然后使用3组油样分别对干燥的纸样进行充分浸渍获得3组油老化状态不同的油浸纸试品。对每组油浸纸试品进行极化去极化电流(polarization and depolarization currents,PDC)测量,分析油老化引起的油纸绝缘时域介电特性变化。结果表明,变压器油老化后,油中微水含量、酸值、介质损耗因数显著增大,pH值、电阻率减小;油浸纸试品的极化、去极化电流增大,电导电流增大且需要较长时间达到稳定值;试品绝缘电阻R60和吸收比Ka减小。     

绝缘结构与测试电极对植物油纸频域介电谱特性的影响

为了全面研究绝缘结构对植物油纸频域介电谱特性的影响,搭建了植物油纸频率响应实验平台,采用3种不同电极对植物绝缘油、植物油纸绝缘结构、纸板间带1层油隙及带2层油隙的植物油纸绝缘系统进行测试。结果表明:绝缘结构对频域介电谱影响较大,在低频下植物油纸的介质损耗因数最低,植物绝缘油的介质损耗因数最高;在中高频下植物油纸的介质损耗因数最低,植物油纸与2层油隙组成的油纸绝缘系统介质损耗因数最高;3种测试电极测得同种试品的曲线存在一定差异,但整体趋势相同,可通过计算消除不同电极对测试结果产生的影响。     

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。