极性反转条件下弯曲油纸绝缘结构电场特性研究

本文中作者采用瞬态上流有限元法计算绝缘中的空间电荷分布,将该方法应用于变压器中常见的弯曲结构,得到了极性反转电压下的电荷运动和电场分布特性,并研究了不同反转时间对极性反转特性的影响。     

极性反转电压下的油纸绝缘空间电荷特性

极性反转电压下换流变压器内部电场分布复杂,而空间电荷是引起电场畸变的重要因素。为研究极性反转电压下油纸绝缘空间电荷与电场分布特性,为此利用电声脉冲法开展了不同温度下单层油浸纸板与油-纸双层绝缘空间电荷试验研究。研究发现：不同温度下单层油浸纸板空间电荷在极性反转过程中变化很少,极性反转后电极附近电荷密度与电场畸变严重;温度通过改变反转前空间电荷分布影响极性反转过程中电场分布。双层绝缘中,温度升高导致油-纸界面电荷和纸中空间电荷密度降低;电压极性反转过程中,不同温度下纸内部空间电荷变化较少,常温时双层暂态电场符合容性电场分布;而60℃时油-纸界面电荷密度与极性快速变化,导致双层暂态电场分布不符合容性电场分布。     

SF_6及其混合气体的离子平均迁移率

利用直流电晕放电的电流—电压关系,测量了SF_6气体、SF_6/空气和SF_6/R12混合气体中离子的平均迁移率。结果表明,添加气体对SF_6绝缘性能的改善不在于离子迁移率的变化。     

油纸绝缘介质的空间电荷积聚与消散特性

油纸材料的绝缘问题在换流变压器、直流套管、直流电缆等高压大型直流设备大量应用的情况下显得十分突出。为探讨高压直流设备绝缘的最主要问题—空间电荷效应,应用电声脉冲法(PEA)对油纸绝缘材料的空间电荷特性进行了研究。有关外加场强对油纸材料中空间电荷积聚情况的影响和在较高场强下油纸材料的击穿破坏与空间电荷关系的研究结果表明:①低场强下油纸材料中空间电荷以电离产生为主;而在较高场强下,先后在阴极和阳极产生了同极性载流子注入。②相对于聚乙烯而言,由于油纸材料的电导率较大,材料内的空间电荷在外加电场撤去后很快消散。③空间电荷的注入和运动会导致油纸材料的劣化和破坏。油纸材料中的空间电荷快速消散现象有利于直流设备在极性反转条件下的运行,为阐释油纸绝缘良好的长期性能提供了有重要意义的试验依据。     

极性反转电压下油纸复合绝缘的特性

换流变压器油纸绝缘在极性反转电压试验时经常出现故障。为查找故障原因,利用RC模型分析了油纸复合绝缘的极性反转特性,设计了三电极试验模型和极性反转电压试验装置,在不同反转方式下对油纸复合绝缘平均电流和击穿电压特性进行了试验研究。试验结果与解析结果的对比表明:剩余电流与施加电压成线性比例关系;吸收电流初始值随施加电压升高成指数规律增长,衰减函数是以时间的幂函数为变量的指数函数,这些与RC模型确定的规律不同;击穿电压随极性反转速度增加明显下降;集聚的电荷量也随施加电压升高成指数规律增长。由以上结果可知:吸收电流变化规律的差异起因于空间电荷形成的内电场强度与极性的变化,极性反转引起油纸复合绝缘容易击穿的原因是浸油纸板中电场的快速增加。     

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。     

换流变压器阀侧绝缘电场特性研究

采用Matlab软件仿真分析换流变压器阀侧绕组端部电场的励磁电压类别后建立了电容系数和电导率复合介质电场的数学模型,并对其复合绝缘结构建模,用有限元分析法分析计算各种励磁电压作用下的电场分布,得出了换流变压器阀侧绕组端部电场的复杂特性,为换流变压器阀侧绕组端部的安全绝缘设计提供了科学依据。     

基于节点电荷电位有限元法的油纸绝缘结构极性反转电场分析

基于电荷一电位有限元法分析换流变压器的油纸绝缘结构极性反转电场,该方法可以直接得到节点电位和节点电荷。对各个时刻节点电荷进行处理,提出得到电荷密度的方法。通过提取一类边界上的节点面电荷密度,可以准确地计算出第一类边界上的法向电场强度,从而可以更好地指导绝缘强度设计。通过一个有解析解的双层有损同轴绝缘结构模型,验证了方法的有效性。最后,分析了一个换流变压器阀侧绕组典型绝缘结构的极性反转电场变化过程。     

绝缘材料电气性能对换流变压器电场影响的仿真研究

采用Matlab软件对油纸绝缘材料的电导率的非线性变化规律进行了数值拟合,利用RC等效电路进行计算与分析,然后用ElecNet有限元分析软件对阀侧绕组端部电场进行仿真,分析了绝缘材料非线性对换流变压器极性反转电场分布的影响     

极性反转时典型油纸复合绝缘的电场特性

极性反转是换流变压器一种特殊的工作状态,因极性反转时空间电荷的作用,绝缘油中会出现极高的危险场强。文中采用ANSYS10.0有限元仿真软件计算了极性反转时板-板、同轴、棒-板及换流变压器阀侧绕组端部局部模型等几种典型油纸复合绝缘电场的场强,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、油纸电导比、极性反转时间等参数的关系曲线。在板-板油纸复合绝缘中,增加绝缘纸板的厚度可以降低极性反转时油中及纸中场强。但在同轴油纸复合绝缘中,当绝缘厚度超过一定值后,纸中极性反转场强反而增加。在棒-板油纸复合绝缘中,极性反转场强与绝缘纸板的尺寸及位置关系具有较大的不确定性。延长极性反转时间可降低极性反转时的场强。极性反转场强随油纸电导比增加而增加,且存在饱和现象。     

棒-板油纸复合绝缘的电场数值计算

换流变压器阀侧绕组端部属极不均匀场,承受交流电压、直流电压及极性反转等电压的作用。为此采用有限元仿真软件对棒-板油纸复合绝缘极不均匀场模型在不同参数情况时的直流场强分布、交流场强分布及极性反转场强分布进行了计算,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、纸板长度、棒直径等参数的关系曲线。棒-板油纸复合绝缘模型在交流电压及极性反转电压作用下的场强分布较为接近,但与直流电压下的场强分布有很大的不同。通过提高换流变压器阀侧绕组端部等效棒直径及油的电阻率,选择合理的油与纸空间相对位置及几何尺寸,可比较明显地提高换流变压器阀侧绕组绝缘特性。     

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01～100Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。     

离子迁移率测量装置研制及其在不同温、湿度下的变化规律

离子迁移率是直流输电线路离子流场计算的关键参数。为研究不同温、湿度条件下离子流场中的离子迁移率变化规律,在分析推导Gerdien离子迁移率测量原理的基础上,提出了一种在常规Gerdien管传感器两端设置屏蔽电极来抑制外部合成电场对测量区电场畸变效应的方法,研制出一套直流输电线路合成电场离子迁移率测量传感器及测控装置。在人工气候室中,搭建了直流输电线路离子流场模拟试验平台,对测量装置的适用性进行了验证。试验表明:常温常湿条件下正、负离子迁移率分别为1.25 cm2/(V·s)和1.59 cm2/(V·s);温度变化范围为10~40℃、湿度变化范围为3~25 g/m3时,正、负离子平均迁移率呈现出随温度增大而减小,随绝对湿度增大而减小并趋于饱和的变化规律,满足指数变化的拟合公式。分析指出:轻、重离子浓度比例变化与离子的水合反应程度为其变化原因。该研究工作可为直流输电线路离子流场的准确预测提供参考。     

采用分子模拟法分析变压器油纸绝缘材料的相互作用

油纸绝缘是变压器的重要绝缘方式,油纸的相互作用和影响对其复合绝缘状态有着重要的影响.为此,利用分子动力学方法,对变压器油纸材料的相互作用和影响进行了研究.通过计算发现,油与绝缘纸的主要成分纤维素的相互作用从大到小依次为纤维素Iβ晶体的(110)表面、(1-10)表面和纤维素无定形区的表面.通过对油和纤维素的相互作用能的...     

绝缘油老化对油纸绝缘介质空间电荷形成及迁移特性的影响

探索绝缘油老化或绝缘纸老化对油纸绝缘介质在老化过程中空间电荷形成及迁移特性的影响,能为有效抑制油纸介质空间电荷的形成提供科学依据。首先在130℃下将绝缘油进行22 d加速热老化,并对其老化状态进行表征;然后通过电声脉冲法测量由不同老化程度绝缘油浸渍的油纸试品,分析在加压、瞬时去压和去压情况下绝缘油老化对油纸试品直流空间电荷动态行为的影响;最后通过计算分析绝缘油老化对油纸试品的空间电荷总量、表面陷阱能级分布和电场畸变率的影响。结果表明:在负极性电源电压下,贴近阳极(铝板)侧绝缘纸层内注入的正电荷密度以及在靠近阳极侧绝缘纸–绝缘纸界面处积聚的负电荷密度均随绝缘油老化程度加深而增大;绝缘油老化越严重,相应绝缘油浸渍油纸试品的空间电荷总量、表面陷阱能级密度和电场畸变率也越大。     

植物绝缘油变压器噪声测量及分析

本文中作者介绍了植物绝缘油变压器的特点,针对其特点对植物绝缘油变压器的噪声进行了测量,给出了测量结果,并对测量结果进行了分析。     

变压器绝缘介质恢复电压的测量和研究

大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而造成的,对变压器绝缘状况好坏的判断有不少方法。这里介绍一种现场无损检测方法——恢复电压法(RVM)。文章以3台变压器为例,通过测试其绝缘介质的恢复电压,对其绝缘寿命进行了评估。与其他方法相比,恢复电压法更能反映绝缘材料的详细信息,有较好的准确性,更能体现其现场检测的优势。