植物油纸绝缘的介电与热稳定性能

植物绝缘油是一种新型高燃点、可再生、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油的优良替代品.介绍植物绝缘油的实验室制备方法与植物绝缘油的基本电气及理化性能,分析植物油纸试样的工频击穿电压、介质损耗因数、介电常数等介电性能,并采用热重分析法研究油纸的热稳定性.试验与分析结果表明:植物油纸击穿电压高于矿物油纸击穿电压,植物油纸的介电常数和介质损耗因数与温度呈指数关系,其相对介电常数高于矿物油纸,而介质损耗因数与矿物油纸基本一致,植物油纸热稳定性比矿物油纸更高.     

植物油-纸绝缘的电老化寿命试验研究

植物绝缘油具有高燃点和高闪点，几乎可完全生物降解以及良好的电气性能，是目前国际上重点研究的环保型液体绝缘材料。油纸绝缘结构因其稳定的性能而在电力设备中得到广泛的应用，因此评估植物油-纸绝缘的寿命具有重要意义。采用逐步升压法对植物油-纸绝缘模型进行加速电老化试验，利用双参数Weibull分布对试验数据作统计分析，反幂函数和指数函数拟合试验数据并求得电压耐受系数；同时进行矿物油-纸绝缘模型的加速电老化寿命试验，对比分析了2种油纸绝缘的加速老化性能。试验结果表明，由于植物绝缘油的介电常数比矿物绝缘油的高，使植物油-纸绝缘结构的电场分布比矿物油-纸绝缘结构的均匀，因此植物油-纸绝缘的电老化性能优于矿物油-纸绝缘。     

绝缘文摘与专利

天然酯-纸绝缘与矿物油-纸绝缘的热老化及工频击穿特性对比/廖瑞金;张爽;杨丽君;等/高电压技术,2012(04)以天然酯和矿物油分别与普通绝缘纸组成油纸绝缘试品,在110℃和130℃下分别进行了加速热老化试验,对比分析了两种绝缘组合的老化产物生成规律和工频击穿特性。结果表明:在老化过程中天然酯中水分质量分数比矿物油高1个数量级;130℃老化时天然酯浸纸的水分质量分数高于矿物油浸纸,110℃时却相反;两种油的酸值随老化时间增加均增大,     

非标准雷电冲击电压下油纸绝缘击穿特性

变压器实际遭受的雷电冲击电压的波前时间及持续时间变化范围很大,传播过程中的折反射还会造成雷电波的波形振荡。雷电侵入变压器绕组后会引起内部谐振,在匝间和饼间形成较高电位梯度,从而导致匝间和饼间的击穿事故。因此设计了油-隔板和匝间绝缘模型,研究了冲击电压波前时间、振荡频率对绝缘模型击穿特性的影响。结果表明:2种绝缘模型击穿电压均随波前时间的降低而增加,波前时间0.25μs陡前沿冲击电压下的U50%比标准雷电冲击下提高了10%~17%;对于匝间绝缘模型,其放电时延受绝缘层厚度和波前时间的影响显著,并且放电时延对波前时间的敏感度随着纸层层数的增加而升高;匝间绝缘模型能够耐受幅值比标准雷电冲击电压幅值更高的振荡雷电冲击电压,模型的U50%击穿电压随振荡频率增大而增大,振荡频率335 kHz时的U50%是标准雷电下的1.25倍;此外,当匝间绝缘模型中绝缘纸总厚度保持恒定时,绝缘纸层数的增加提高了绝缘模型的击穿强度。     

天然酯-纸绝缘与矿物油-纸绝缘的热老化及工频击穿特性对比

天然酯具有良好的电气、抗老化和环保等优越性能,被认为是矿物绝缘油的良好替代品。研究天然酯-纸绝缘的热老化产物生成规律和工频击穿特性,对于确保天然酯在变压器中的安全应用具有重要的理论和实际意义。为此,以天然酯和矿物油分别与普通绝缘纸组成油纸绝缘试品,在110°C和130°C下分别进行了加速热老化试验,对比分析了两种绝缘组合的老化产物生成规律和工频击穿特性。结果表明:在老化过程中天然酯中水分质量分数比矿物油高1个数量级;130°C老化时天然酯浸纸的水分质量分数高于矿物油浸纸,110°C时却相反;两种油的酸值随老化时间增加均增大,老化温度越高酸值越大,且天然酯酸值高于矿物油,110°C时天然酯浸纸中酸值也高于矿物油浸纸;虽然在热老化过程中,天然酯及其油浸纸的水分、酸值要高于矿物油及其油浸纸,但天然酯-纸绝缘比矿物油-纸绝缘具有更高的工频击穿电压。     

硅油绝缘特性测试与油纸绝缘应用研究

为了研究硅油的电气绝缘特性,测试比较了矿物油、植物油和硅油的含水量、黏度等物理参数,结果显示硅油的水分、黏度和介电常数处于中等水平,介质损耗角正切比较小,体积电阻率大且随温度变化较平缓,表现出良好的热稳定性。通过测试3种绝缘油在标准负极性雷电脉冲电压下的击穿实验,得出硅油的脉冲击穿电压最低。在工频交流电压下,硅油的击穿电压和间隙大小呈线性变化。在油纸绝缘击穿实验中,牛皮纸的击穿电压均高于Nomex纸。研究表明:硅油具有良好的稳定性和电气绝缘特性,同时自身具有高闪点、高燃点、储量大和无污染等特点,作为绝缘油非常有开发前景。     

电力变压器绝缘纸热老化的击穿电压特性

基于对矿物油、植物油分别与热稳定绝缘纸组成的油纸绝缘系统在90℃、110℃、130℃下进行的500多天的加速热老化试验,研究了其击穿电压特性变化规律,并且进一步分析了变化产生的主要原因。试验结果表明:两种油纸组合在三个温度下,击穿电压均有上升的趋势,以110℃和90℃下的样品尤为明显;植物油组合的油纸绝缘击穿电压整体高于矿物油组合的油纸绝缘;击穿电压与老化温度、绝缘纸聚合度之间并无明显关系;在老化过程中,整个油纸绝缘系统并未达到水分平衡,绝缘纸中微水含量基本保持在2%以内,老化过程中的微水对绝缘纸的击穿电压影响不大。     

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。     

雷电冲击下变压器油纸绝缘体系中溶解气体组分及含量的变化

在雷电冲击波作用下,研究了变压器油纸绝缘体系未发生击穿时油中溶解气体组分及含量的变化趋势。结果表明:纯油绝缘体系和油纸绝缘体系在真空处理前后的雷电冲击击穿电压均变化不大,说明油和纸板中微量水分及气体对绝缘体系的雷电冲击没有负面影响。油纸绝缘体系比纯油绝缘体系承受的雷电冲击电压更高,随着绝缘纸板数量的增加,油纸绝缘体系的击穿电压升高,其内部发生轻微放电的概率增大,油中乙炔气体和氢气含量明显增加。     

操作冲击电压累积作用对油纸绝缘性能影响的研究

过电压对于油纸绝缘的性能影响的研究目前主要集中在油纸绝缘在冲击电压作用下的U-N特性方面,而对于油纸绝缘在冲击电压作用下的物理化学特性的变化方面的研究比较少,并且研究主要集中在雷电冲击方面,对于操作冲击电压的影响规律的研究却比较少。因此,文中对操作冲击电压累积作用下油纸绝缘的电气特性和机械性能变化进行了研究,研究发现:在承受操作过电压的累积冲击之后,油纸绝缘的直流体积电导率呈上升趋势;油纸绝缘的介电特性和交流电导率在10-2~100Hz频域内呈上升趋势,而在100~107Hz的范围内基本保持不变;其介质损耗角正切值在10-2~103Hz频域内呈上升趋势,而在103~107Hz范围内基本保持不变;就其在工频50 Hz频率下的电气特性而言,油纸绝缘的介电常数、体积电导率、击穿电压变化均不大,局部放电起始电压以及局部放电截止电压呈下降趋势,但是其介质损耗则会上升;同时,操作冲击电压的累积作用会使得绝缘纸的聚合度轻微下降,但对于油纸绝缘的抗拉强度则影响不大。     

正极性雷电冲击电压下天然酯绝缘油油纸沿面流注动态变化规律研究

油纸绝缘复合电介质沿面放电是电力设备内绝缘的研究基础,其在雷电冲击电压下的绝缘特性是变压器绝缘设计的重要参数之一。为了获得油纸沿面流注传播与消散过程中电学、空间电荷分布演化规律及其关联关系,以交界面平行于施加电场方向的油纸系统为研究对象,通过构建适用于绝缘油油纸沿面流注动态变化特性的试验观测系统,可同步获得正极性雷电冲击电压下流注传播和消散过程中的电压、放电电流和放电通道流注阴影图像。利用该平台还测量了油纸沿面正极性雷电冲击击穿电压。试验结果表明,在正极性雷电冲击电压下天然酯绝缘油油纸绝缘相对介电常数差异并不会促进油纸沿面流注的传播过程,而粘度对于油纸沿面流注侧向分支影响显著。粘度越低,空间电荷在迁移过程中所受到的阻力越小,流注头部空间电荷在受到表面电荷的斥力后越容易往油中扩散,空间电荷在绝缘油中所形成的空间电场使得油纸沿面流注的主分支能够在绝缘油中传播,增加了油纸沿面流注传播距离,从而使低粘度天然酯绝缘油油纸沿面正极性雷电冲击击穿电压略高于其纯油击穿电压。     

振荡操作冲击电压下变压器匝绝缘放电特性研究

本文中作者为研究振荡操作冲击电压下变压器匝绝缘放电特性,设计了匝绝缘等比例真型模型,搭建了匝绝缘击穿和局放试验平台,研究了匝绝缘在振荡操作冲击和双指数操作冲击电压下的击穿特性和局放特性.     

操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘尖端放电及燃弧特性研究

具有油纸绝缘绕组结构的关键电力设备在投运时容易出现乙炔超标问题，进而产生局部放电和燃弧现象。为此，本文研究操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘的尖端放电及燃弧特性，对比分析不同尖端缺陷的放电与燃弧特性，讨论冲击电压与工频电压叠加相位的影响。结果表明：含有纸板的缺陷模型击穿后的燃弧过程可分为高频重燃弧阶段、稳定燃弧阶段、电压恢复前的重燃阶段，其中高频重燃弧阶段具有较高的燃弧频次与较低的恢复电压；操作冲击电压下，纯油隙缺陷模型出现多次击穿，油纸复合绝缘缺陷模型出现纸板直接击穿和油纸先后击穿，且缺陷模型的类型会影响放电特性及燃弧规律；叠加相位则是通过影响电应力幅值来影响放电特性与燃弧规律。     

多次双极性振荡衰减冲击电压作用下的油纸绝缘累积效应

为研究电力变压器实际遭受的雷电冲击电压波和IEC规定的标准雷电冲击电压波(SLIW)对油浸绝缘纸累积作用,基于变电站实测的雷电侵入波形,通过试验方法产生了不同波形参数的双极性振荡衰减冲击电压,采用匝间绝缘模型模拟真实状况下油纸绝缘所承受的电场,并通过测量冲击电压幅值与冲击电压累积次数之间的关系特性和不同次数冲击电压作用前后相对介电常数等电气参数,探索了多次冲击电压作用对油纸绝缘的累积效应。研究表明:多次双极性振荡衰减冲击电压作用下油纸绝缘表现出明显的累积效应,在不同波形参数的冲击电压作用下油浸绝缘纸的U-N特性曲线均呈指数变化规律;在相同电压幅值下,油浸绝缘纸对双极性振荡衰减波的累积耐受能力比标准雷电冲击电压波更好,表明相同电压幅值下标准雷电冲击电压对绝缘的要求偏严;油浸绝缘纸的相对介电常数和介质损耗角正切值均随累积次数的增加呈明显上升趋势,表明多次双极性振荡衰减冲击电压作用对油纸绝缘性能有明显的影响。     

用介质损耗分析变频电机匝间绝缘老化特性

变频电机匝间绝缘承受来自逆变器的连续高压脉冲方波的作用,为探讨工频正弦电压作用下具有很大差异的老化机理,通过采用工频正弦和高压脉冲方波两种电压源对模拟变频电机匝间绝缘的绞线对试样进行了电热联合老化对比试验,测量损耗角正切tanδ随老化时间的变化趋势,并结合热刺激电流测量结果,分析了电压形式对匝间绝缘介质损耗产生和发展的作用机理。试验结果表明:绝缘内部有放电发生时,放电与空间电荷协同作用使绝缘缺陷迅速增多;无放电时空间电荷反复注入和抽出造成绝缘损伤。两者都导致高压方波脉冲老化下绝缘材料的tanδ高于工频正弦老化下的tanδ;高压方波脉冲下空间电荷可能是导致绝缘材料最后击穿的原因。     

植物绝缘油及油浸绝缘纸板沿面大间隙下工频交流放电特性研究

选取国产植物绝缘油RAPO、进口植物绝缘油FR3以及传统矿物绝缘油25#为研究对象,研究了工频交流电压下绝缘油种类、间隙距离对绝缘油击穿特性和油纸沿面闪络特性的影响,分析了工频交流电压下绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间的差异,并通过电场仿真探究了绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间产生差异的原因。结果表明:当间隙距离较小(15 mm)时,植物绝缘油的击穿电压高于矿物绝缘油,但随着间隙距离的增大,矿物绝缘油的击穿电压逐渐超过植物绝缘油;3种绝缘油的油纸沿面闪络电压没有体现出明显的大小关系;绝缘油击穿电压始终明显高于油纸沿面闪络电压。     

变频电压下气制油纸绝缘与矿物油纸绝缘沿面放电特性

天然气制绝缘油作为电力行业的新型绝缘油,有望解决我国未来优质变压器油供应不足的瓶颈问题,然而其包括局部放电耐受强度及扫频图谱特征在内的电气参数尚未明确。搭建了工频至低频下油纸绝缘局部放电试验平台,采用球板电极模型开展了频率由50 Hz降至0.1 Hz交流电压下气制油-纸绝缘和传统矿物油-纸绝缘沿面放电试验。研究结果表明,随着频率的降低,两种油下油纸绝缘沿面放电的起始电压都呈现增高的趋势,且气制油-纸绝缘沿面放电的起始电压明显高于传统矿物油-纸绝缘,局部放电性能更优异。两种油-纸绝缘沿面放电正负半周的最大放电量、平均放电量以及脉冲重复率整体随频率下降都呈现下降的趋势。各频率下,局部放电相位(PRPD)图谱与统计图谱(q_max-φ,n-φ和n-q)整体形状一致,但分布范围差别较大。研究结果可以为不同油-纸绝缘沿面放电在不同频率电压下的模式识别提供参考价值。     

金属颗粒对绝缘油流注发展特性的影响研究

变压器在制造、运行和维修等过程中,其内部绝缘油难免会引入金属颗粒,为探究金属颗粒对油纸绝缘性能的影响,文中搭建并调试了油纸绝缘雷电冲击放电试验平台等,开展了金属颗粒对绝缘油流注发展特性影响试验研究,研究了不同浓度金属颗粒对绝缘油流注起始电压与发展过程中形态的影响,并通过COMSOL仿真平台进行验证。结果表明,金属颗粒会促进油中流注的起始与发展过程,流注停止长度和发展速度与颗粒浓度呈正相关,而绝缘油流注起始电压与击穿电压与颗粒浓度呈负相关,金属颗粒的引入会使得流注形态更加发散。分析认为油中金属颗粒与流注的相互作用是降低流注起始电压,加速流注发展,进而降低绝缘油击穿电压的主要原因。     

高频脉冲电压下油纸绝缘局部放电特性研究

高频变压器运行过程中油纸绝缘承受严酷的电热应力,绝缘系统容易过早失效.为了研究高频脉冲电压对油纸绝缘局部放电特性的影响,搭建了高频脉冲电压下的局部放电试验平台,开展局部放电试验,研究油纸绝缘在高频脉冲电压下的局部放电特性,并与工频电压下的局部放电特性进行对比.结果表明:高频脉冲电压下局部放电主要发生在电压的上升沿和下降沿,高频脉冲电压下的局部放电幅值远高于工频下的局部放电幅值,在10 kHz附近存在频致拐点,且高频脉冲下油纸试样出现直击现象;究其原因是高频产生较高的电压上升率,改变了缺陷区域的局部场强和高频电热耦合效应,从而导致了局部放电强度的变化.     

干燥空气下植物油-纸绝缘老化特性

为研究植物油与NOMEX纸组成的油纸绝缘系统在通入干燥空气条件下的热老化特性,并为新型油纸绝缘系统应用于开放式变压器提供一定的参考,对BIOTEMP油(植物油)、NOMEX纸和3042纸板构成的油纸绝缘试品在通入干燥空气与170°C环境中开展了216h的加速热老化试验研究。测量并记录了老化过程中纸板的聚合度、NOMEX纸的抗拉强度、油中糠醛质量浓度、油中酸值和含水质量分数等老化特征参数,系统分析了各参数随老化时间的变化规律、参数间联系及原因,并与矿物油的试验结果进行了细致的对比。研究发现,纸板聚合度的下降规律符合二阶动力学模型,而NOMEX纸的抗拉强度随着老化的进行略有增加;油中和纸中的含水质量分数先增加后减少,而纸板中含水质量分数则呈波动状态;油中糠醛质量浓度与纸板聚合度有较好的半对数-线性关系;油中酸值、油击穿电压以及油介质损耗因数可用于评估植物油在通入干燥空气条件下的热老化状态。