变压器油纸绝缘热老化酸类及铜类产物生成规律分析

为了研究变压器油-纸绝缘热老化过程中酸类及铜类产物的生成规律,以#25变压器油和变压器用普通纤维素绝缘纸组成油纸绝缘试品,通过对变压器油-纸绝缘试品在90°C和110°C下的加速热老化试验,首次分析了绝缘纸中酸类产物质量分数与老化时间的关系,以及绝缘油和绝缘纸中的酸类产物质量分数与绝缘纸老化状态的关系。结果表明:温度越高,绝缘油酸类产物质量分数急剧增大的时刻出现得越早;绝缘纸聚合度下降到某一值后,绝缘油酸类产物质量分数会急剧增大,但绝缘油酸类产物质量分数与绝缘纸聚合度之间不存在量化关系;绝缘纸酸值随老化时间的增加而呈线性规律增加,绝缘纸酸类产物质量分数与绝缘纸聚合度之间遵循指数函数关系;变压器油-纸绝缘试品中铜片的腐蚀程度受老化温度的影响很大,温度越高,铜片越容易被腐蚀。     

热老化对变压器绝缘纸微观结构影响的实验研究

为了研究热老化应力对变压器绝缘纸微观结构的影响,以更准确地分析油纸绝缘机械强度和绝缘性能,文中对油浸纸试品进行加速热老化实验,获取不同老化程度的变压器绝缘纸试样。测量了绝缘纸试样的聚合度,采用扫描电镜观察绝缘纸试样的表面微观形貌,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析纤维素分子结构变化。分析结果表明,热老化对变压器绝缘纸微观纤维结构破坏显著,纤维细化,断裂增多,纤维分子结构及相关官能团数量变化明显。     

基于变压器油中水分的变压器绝缘纸聚合度检测研究

绝缘纸的状态是决定油浸式变压器寿命的关键，目前公认的绝缘纸状态的判断技术是绝缘纸的聚合度测试。变压器绝缘纸聚合度的测试需对变压器进行停电取样且难以采集到典型样本。因此本文笔者基于变压器油中水分，探究了一种间接测量变压器绝缘纸聚合度的方法。通过测量不同老化程度油纸绝缘样品的聚合度、油中微水、纸中水分和氢气，探究了聚合度与后三者之间的关系。并利用控温系统检测了不同油温下油中微水含量，探究了油温对水分在油纸中分配比例的影响。综合上述研究，推导了变压器绝缘纸聚合度与油中微水、油温的关系式。     

植物油与普通绝缘纸复合绝缘的老化特征研究

植物油替代矿物绝缘油时与普通纤维绝缘纸组成的绝缘系统的老化研究是该种组合绝缘实际应用的重要基础,为了掌握植物油与普通纤维绝缘纸组成的复合绝缘的老化特性,通过植物绝缘油与普通纤维绝缘纸组成的复合绝缘在90°C、110°C和130°C下的加速老化试验,分析了聚合度与老化时间的关系;研究了油中水分含量、CO2/CO与老化时间、聚合度的关系。结果表明:聚合度与老化时间的关系满足微分形式的降解方程;油中水分含量、CO2/CO与聚合度有较好的对应关系,可以用它们作为评估由植物油和普通纤维绝缘纸组成的绝缘系统老化程度的参量之一。     

基于回复电压法的变压器绝缘纸水分及绝缘状态研究

变压器绝缘纸中水分会加速油纸绝缘的老化,缩短变压器寿命,因此,准确诊断变压器绝缘纸老化状态以及水分含量对变压器安全运行具有重要意义。文中通过测试分析不同水分、不同聚合度的绝缘油纸回复电压曲线,研究发现当绝缘纸处于低水分含量状态(0.5%≤Mp<3%)时,回复电压参数随水分含量改变变化较快,当绝缘纸处于高水分含量状态(3%≤Mp≤5%)时,回复电压4个参数值基本保持稳定。回复电压最大值、初始斜率随绝缘纸水分含量呈负指数规律增长,而中心时间常数和回复电压半衰期呈负指数规律减小,4个参数随水分改变的变化幅度均随绝缘纸聚合度线性变化,通过数据拟合得到回复电压特征参量与绝缘纸聚合度、水分含量的表达式。回复电压半衰期与绝缘纸水分含量及老化状态关系密切,能作为反映固体绝缘纸微水含量和聚合度的有效特征参量。     

变压器油纸绝缘多参量诊断与失效概率研究

为了准确诊断油纸绝缘的老化状态,对多组试样进行加速老化实验,并测量多个非破坏性参量。通过显著性检验,筛选出与绝缘纸聚合度最相关的参量,进而建立绝缘纸聚合度的多元线性回归预测模型,并分析聚合度与变压器失效概率之间的关系。结果表明:参量中糠醛含量的对数、一氧化碳、二氧化碳、水分、氢气与绝缘纸的聚合度相关性较大,利用上述参量建立了预测聚合度的多元线性回归模型,拟合优度为0.93。当聚合度大于400时,变压器的失效概率几乎为零,而当聚合度小于400时,变压器的失效概率随聚合度的降低而不断增加。     

换油周期对变压器油纸绝缘老化性能影响规律

油纸绝缘老化评估的准确性决定了变压器的使用寿命,为研究不同换油周期对变压器油纸绝缘老化状态影响的变化规律,该文制备了三组变压器XY等效模型,并进行不同换油周期的加速老化试验,在不同老化天数时进行频域介电响应测试以及变压器油中的水分、酸值、绝缘纸板聚合度的测试。根据对比实验结果发现:换油周期越长,曲线拐点越明显,随着温度升高,曲线拐点向高频移动;换油周期越长,换油前后介质损耗因数曲线在低频段下降越明显,随着测试温度的升高,换油前后在高频段重合程度越大;换油前后介质损耗因数曲线不同,频段平移方法计算绝缘纸板活化能大小基本相同,同时建立换油周期内后酸值增量与绝缘纸板聚合度的定量计算关系。该文通过对比实验,分析不同换油周期对变压器内部绝缘老化影响的变化规律,提出换油前后变压器等效模型油纸绝缘中绝缘纸板活化能的计算方法,为后续研究换油周期、老化温度与变压器油纸绝缘寿命的定量表征建立了理论基础。     

基于时域介电法的不同材料油纸绝缘特性研究

为研究油浸式变压器中油浸普通牛皮绝缘纸和油浸热稳定绝缘纸的时域介电特性,文中在实验室开展了不同温度下的油纸样品加速热老化试验。通过极化去极化电流法(PDC)获得PDC曲线,根据曲线分析不同类型油纸绝缘在老化过程中的极化特性差异,从PDC曲线中提取电导率并拟合得曲线,探寻能够表征不同类型油纸绝缘老化程度的特征量。结果表明:普通牛皮绝缘纸试样的老化速度快于热稳定绝缘纸,且在老化后期,后者聚合度下降速率变缓更明显;PDC曲线对绝缘材料的变化十分敏感,对于老化时间相同的两种材料,热稳定绝缘纸的极化去极化电流小于普通绝缘纸,且在较高温度时区别更为明显;由电导率拟合曲线得出,老化程度与电导率关系密切,可作为衡量不同油纸绝缘的老化状态的特征量。     

漫反射光谱法检测变压器绝缘纸聚合度

检测变压器绝缘纸聚合度是判断其固体绝缘老化程度最直接有效的方法,实验室制取了53个不同聚合度的变压器绝缘纸样,采用国标法(粘度法)检测其聚合度。通过漫反射光谱仪对所有纸样进行扫描,结合偏最小二乘回归法建立了绝缘纸聚合度与光谱参数间的定量模型,模型相关系数为0.951 9,预测均方根误差RMSEP为67.5。该方法检测绝缘纸聚合度的精密度和准确度基本满足工程应用要求,为变压器固体绝缘状态提供了一种快捷、无损的检测方式。     

糠醛浓度判断变压器绝缘纸寿命的综述

变压器油中糠醛浓度 ρ(C5H4 O2 )是绝缘纸老化程度的重要指标。实验证实了绝缘纸的拉伸强度与聚合度(DP)呈线性关系 ,ρ(C5H4 O2 )对数值与DP呈负线性关系 ,可使用高性能的液相色谱分析仪测 ρ(C5H4 O2 ) ,以判断绝缘纸的老化程度。水会加快绝缘纸中纤维链的断裂速度 ,而水又是绝缘纸老化过程中的生成物之一 ,故形成了绝缘纸老化的自催化 (正反馈 )过程 ,变压器各部分的温差使老化过程更加复杂。短期内 (几个月 ) ρ(C5H4 O2 )的显著变化表明变压器内部存在隐患并引发故障的概率相当大 ,故定期检测变压器中 ρ(C5H4 O2 )十分必要。     

变压器油纸绝缘状态的频域介电谱特征参量及评估方法

为了区分水分和老化产物对油纸绝缘频域介电特性的影响,进一步将频域介电谱测试方法更好地应用于评估变压器主绝缘的老化状态,本文在实验室中获得了不同水分含量及老化程度油纸绝缘试品的频域介电谱特性曲线,通过分析其变化规律,提出一种采用不同测试频率点对应介质损耗正切tan?为特征参量,以区分水分和老化状态影响的评估方法,并初步给出了各参量与水分含量和老化状态的定量拟合公式。结果表明,tan?在10?3~102Hz范围内随油纸绝缘水分含量增加而增大,而老化程度增加仅影响其在10?3~10?1Hz范围内的值;不同频率点对应的tan?值与水分含量和绝缘纸聚合度的拟合曲线呈现指数函数关系。应用该研究方法对一台现场运行的电力变压器主绝缘绝缘纸的水分含量和聚合度值进行评估,初步验证了该方法的有效性。     

油浸式变压器的老化和寿命评估

为准确评估电力变压器的老化和剩余寿命,保证在运20年的330kV变压器安全稳定运行。依据变压器绝缘老化机理,参考国内外近年来相关的试验研究,采用测定绝缘纸的聚合度评估变压器的老化和寿命。综合利用变压器老化的诊断方法对330kV变压器老化和寿命进行评估,并验证了利用绝缘纸聚合度评估变压器老化的有效性和准确性。     

基于油中甲醇含量的变压器绝缘纸老化状况评估技术研究

通过对绝缘纸老化特征产物甲醇的检测分析,探究甲醇含量与绝缘纸聚合度之间的相关性,提出表征绝缘纸老化状况的油中甲醇含量的特征参考值。结果表明：绝缘纸聚合度的对数与甲醇含量之间存在良好的线性相关性,且在不同实验条件下,其线性关系均高度相似,可表示为lnDP=aC+b。针对不同电压等级变压器提出的表征绝缘纸老化状况的油中甲醇...     

变压器油中糠醛含量与固体绝缘老化关系的研究

通常诊断油浸式变压器寿命的方法主要是利用气相色谱法测定油中的一氧化碳和二氧化碳的生成总量来判别绝缘纸老化的程度,这种方法准确性较差。糠醛含量法是一种油浸式变压器绝缘监督的新方法。为此,阐述了糠醛含量法的基本原理,介绍了油中糠醛质量浓度的测定方法,分析了油中糠醛质量浓度与一氧化碳、二氧化碳的体积分数之间的关系。根据糠醛的质量浓度值取对数后与代表绝缘纸老化程度的纤维素聚合度之间有较好的线性关系的情况,介绍了计算纤维素聚合度的经验公式,并列举了实例验证公式的准确程度。研究结果表明,糠醛含量法是一种油浸式变压器绝缘老化监督较为实用、准确、方便灵活的方法。     

干式变压器用Nomex绝缘纸老化规律及其可靠性分析

Nomex绝缘纸的可靠性是保证干式变压器安全运行的主要因素,为此设计了干式变压器匝绝缘模型,并模拟绝缘运行环境,对Nomex绝缘纸进行电–热联合老化试验,试验期间定期测试Nomex/浓硫酸溶液的粘度特性,并分析其特性粘度与Nomex聚合度的关系。建立了基于聚合度的退化可靠性评估模型,通过热重分析试验(TGA)确定Nomex热动力学参数,进而确定退化模型参数。最后对10组不同老化程度的试样进行了可靠性分析。研究结果表明:Nomex/浓硫酸特性粘度随着Nomex绝缘纸试样老化时间呈下降趋势;Nomex/浓硫酸的特性粘度与Nomex绝缘纸聚合度两者的对数具有线性关系,因此特性粘度可以用来反映Nomex绝缘纸的老化状态;10组试样剩余寿命与可靠性分析结果一致,因而退化模型可以用来评估Nomex绝缘纸的可靠性。     

变压器绝缘纸纤维素耐热老化性能提升的模拟及试验

电力变压器在运行过程中绝缘纸会出现热老化现象,而老化产生的水分又会进一步加速绝缘纸的热老化,故绝缘纸的老化状态在很大程度上决定着变压器的使用寿命,所以提升绝缘纸的耐热老化性能对变压器的安全运行具有很重要的意义。通过建立纤维素/水模型,胺类(双氰胺、三聚氰胺和聚丙烯酰胺)改性的纤维素/水模型,运用分子摸拟技术从力学特性、水分子扩散系数和纤维素的玻璃化温度等角度研究了胺类物质对纤维素耐热老化性能的改善效果。同时,将三种胺类添加到绝缘纸中制备了改性绝缘纸,并将其与普通绝缘纸一起在110℃下进行加速热老化试验,然后定期测量普通绝缘纸及改性绝缘纸的聚合度和水分含量。模拟结果表明,胺类改性纤维素/水模型中纤维素在变压器运行温度范围内力学性能得到提升,水分子运动剧烈程度弱于纤维素/水模型,其玻璃化温度较纤维素/水模型提高了41K。试验结果表明,随着热老化时间的增长,胺类改性绝缘纸的聚合度下降速度要比普通绝缘纸的缓慢,且其水分含量也相对较少。模拟分析与试验测试结果均表明胺类物质的加入对绝缘纸纤维素的耐热老化性能具有较好的提升效果。     

用聚合度判断变压器绝缘纸的含水量对其老化的影响

本文以大量试验数据为基础,分析了变压器绝缘纸含水量对绝缘纸聚合度的影响和绝缘纸老化时间对绝缘纸聚合度的影响。从这二种关系出发,进一步说明了严格控制变压器绝缘纸的含水量对延长变压器寿命的重要性。     

油纸绝缘热老化特征参量的多元统计分析

为了得到聚合度与老化特征参量的内在关系,首先对由克拉玛依#25变压器油与普通变压器绝缘纸组成的油纸绝缘试品在90、110和130°C下开展加速热老化实验,并定期取样测量绝缘纸聚合度和油中糠醛体积分数、油中溶解气体体积分数、油中微水质量分数及油中酸值等老化特征参量。然后,引入多元统计分析学中的逐步回归分析和因子分析方法对油纸绝缘热老化的各种特征参量进行了分析。对实验数据的逐步回归分析结果表明,油中糠醛体积分数的对数值与表征油纸绝缘老化状态的绝缘纸聚合度具有较好的线性关系,油中酸值次之,其他老化特征参量与聚合度没有明显的线性关系。因子分析结果表明油纸绝缘热老化特征参量可以压缩为2个主成分因子,新的主成分因子不仅物理意义明确,而且均与绝缘纸聚合度有较好的指数关系。     

不均匀热老化油浸绝缘纸的极化/去极化电流特性研究

为研究温度梯度存在下,变压器油浸绝缘纸不均匀老化极化/去极化电流特性,文中在实验室条件下搭建不均匀热老化试验平台,进行不同温度梯度作用下油浸绝缘纸的不均匀热老化试验。通过测定试样的聚合度和极化/去极化电流得出如下结论:在温度梯度作用下,高温受热绝缘纸的聚合度下降速率大于低温受热绝缘纸;油浸绝缘纸老化后期,聚合度下降速度变缓;在同一温度等级下,处于温度梯度下的油浸绝缘纸老化更严重。油浸绝缘纸受热温度升高,其极化/去极化电流均向左上方平移,电导率增大;在同一温度等级下,油浸绝缘纸不均匀老化下的极化/去极化电流值更大;局部温度升高会加剧油浸绝缘纸老化。     

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。