用多参数回归关联方法分析变压器油纸绝缘老化特性

变压器油纸的绝缘体积电阻率ρV、酸值、CO2与CO体积分数比值φ(CO2)/φ(CO)、水的质量浓度ρH2O、运动粘度v等特征参数受各种因素的影响,相互之间存在一定的相关性,建立其相关模型可以评估绝缘纸的绝缘老化特性。为此,对#25克拉玛依变压器油和#45大庆变压器油和绝缘纸组成的绝缘试品在120°C和100°C下开展热老化实验,测量并记录了老化过程中的老化特征参数及变化规律,对各参数变化规律进行了分析,并用多元线性回归方法分别建立了聚合度(DP)Dp和糠醛的质量浓度ρC5H4O2与ρV、酸值、φ(CO2)/φ(CO)、ρH2O、v、时间的函数回归模型。结果表明:ρH2O和φ(CO2)/φ(CO)随老化时间的延长都呈现呈现先上升后下降的趋势,常规参数与Dp和ρC5H4O2存在多元线性关系。多元线性回归模型的建立,有助于通过常规实验发现固体绝缘老化的趋势,对于变压器实际故障检测具有重要意义。     

高效液相色谱仪分析变压器油的ρ(C_5H_4O_2)

介绍了用高效液相色谱仪分析变压器油中 ρ(C5 H4O2 )来带电监测变压器绝缘状况的方法 ,统计分析山东省 2 0 8台变压器测试数据的结果认为该法十分有效。     

高效液相色谱仪分析变压器油的ρ（C5H4O2）

介绍了用高效液相色谱仪分析变压器油中 ρ(C5 H4O2 )来带电监测变压器绝缘状况的方法 ,统计分析山东省 2 0 8台变压器测试数据的结果认为该法十分有效。     

天然酯与矿物油纸绝缘的加速热老化特性研究

用天然酯和矿物油分别与普通变压器纸组成试品,在3个不同温度下分别进行加速热老化试验,研究天然酯-纸绝缘和矿物油-纸绝缘老化特征参量的时效老化规律异同。结果表明：天然酯能有效抑制绝缘纸老化;在各老化温度下,天然酯中酸值随时间变化曲线的拐点所对应的时间与酯中水分含量达到老化过程中最高点的时间相同;天然酯-纸绝缘中,糠醛含量依然可以作为反映绝缘纸老化的重要特征量,糠醛浓度对数值和绝缘纸聚合度之间也存在较好线性关系;天然酯中CO和CO2含量比矿物油中的要低,但CH4、C2H4、C2H6及总烃含量都比矿物油中的要高。     

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。     

利用TGA及DSC研究变压器油浸绝缘纸的老化

为进一步揭示变压器油浸绝缘纸老化机理,对变压器常用矿物油-纸复合绝缘在110°C下进行了300 d的加速热老化实验。利用热重和差示扫描量热两种热分析方法对油浸绝缘纸的热裂解过程及裂解机理进行了分析,研究了不同老化程度的油浸绝缘纸的热解特性及动力学参数的变化规律。结果表明,不同老化程度的油浸绝缘纸热裂解机理未发生变化;随着绝缘纸老化程度的加深,绝缘纸的热稳定性变差;在绝缘纸老化过程中,绝缘纸热裂解活化能先增加再减小,绝缘纸热焓值呈一直增大趋势,可将绝缘纸热焓值作为判断绝缘纸老化程度的参量之一。     

羧酸含量对变压器绝缘纸老化速度的影响

为研究不同含量羧酸对变压器绝缘纸老化速度的影响,就不同羧酸含量对绝缘纸老化的影响进行了研究。对绝缘纸实施加速热老化试验,并在试验过程中不断测量绝缘纸的聚合度(DP)值λDP,最后采用二阶动力学模型对试验数据进行分析并得出结论。结果表明:未电离的羧酸不会使纤维素解聚,羧酸电离出的H+对纤维素水解具有较强的催化作用;当绝缘纸处于干燥状态(水分质量分数w≤0.5%)时,羧酸电离受到抑制,电离出的H+含量较低,因此对纤维素水解反应的催化作用不明显。研究得出了水分质量分数和酸值对二阶动力学模型参数的影响规律,进一步完善了油纸绝缘老化评估模型体系。     

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。     

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。     

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。     

The Effects of Insulating Oil Replacement Upon Power Transformer Condition Assessment

Abstract—Insulating oil replacement is one of the most commonly used measures to solve oil deterioration in field transformers. However, the effects of oil replacement upon transformer condition assessment are still unknown. This article presents a simulated oil replacement in the process of an accelerated thermal aging test. The accelerated thermal aging experiment was conducted at 130°C for 80 days; insulating oil was replaced on the 25th day of aging. Several common condition assessment methods, including degree of polymerization of the paper, oil acidity, dielectric strength of the oil–paper insulation, moisture estimation, and furfural analysis, were compared before and after oil replacement. Results showed that oil replacement is effective in solving the degradation of insulating oil but not in restraining the aging of paper. The variation of dielectric strength of insulation paper caused by oil replacement could be neglected. Moisture estimation of insulation paper was closely related to the aging degree of oil–paper insulation but not obviously influenced by oil replacement. Furfural analysis would be seriously affected by oil replacement because furfural in oil was eliminated during the oil-drainage process, so the effect of oil replacement should be corrected when estimating transformer aging condition with furfural analysis method.     

不同油纸复合绝缘老化糠醛生成规律

为研究不同绝缘组合材料老化糠醛生成的规律特点,通过不同油纸复合绝缘在3种温度下276d的老化试验,对不同温度同一绝缘组合、同一温度下不同绝缘组合的油中糠醛质量浓度随老化时间的变化情况进行了研究;对不同绝缘系统油中糠醛与绝缘纸聚合度DP的关系进行了比较分析。结果表明,不同绝缘系统的油中糠醛质量浓度随老化时间增加而增加;不同温度下各绝缘系统油中糠醛质量浓度由多到少的顺序为:#25普通变压器油与普通绝缘纸组合,BIOTEMP油与普通绝缘纸组合,#25普通变压器油与Munksjo热稳定纸组合,BIOTEMP油与Munksjo热稳定纸组合;温度对各绝缘系统油中糠醛质量浓度的影响也有同样的顺序;各组合下油中糠醛与DP有较好的线性关系;不同绝缘系统的油中糠醛产生速率与温度满足Arrhenius方程。     

油浸式变压器固体绝缘诊断及剩余寿命预测

对油浸式变压器油中溶解的糠醛含量进行分析可以预测变压器的绝缘寿命。笔者通过采集变压器油中的糠醛及CO、CO2,利用油中糠醛含量与运行年限的对应关系,并按理论分布计算出变压器的糠醛浓度注意值,给出了变压器固体绝缘的诊断流程并基于平均剩余寿命的方法给出了油浸式变压器剩余寿命的预测公式。实例分析证明,该预测公式能够提供较好地剩余寿命预测。     

油中糠醛浓度判定变压器固体绝缘劣化程度的研究

变压器油的炼制由原来的酸碱精制发展到糠醛溶剂精制,水洗过程无法完全除去糠醛溶剂,因此,新的变压器油含有一定量的糠醛,使得现行的采用油中糠醛含量判断变压器固体绝缘劣化程度的规定不适用。文章提出了采用糠醛试验判断变压器固体绝缘劣化程度的修正方法。     

初始水分含量对油纸绝缘热老化特性的影响

为探讨初始水分含量对变压器油纸绝缘老化过程的影响机制,设计了绝缘纸初始水分质量分数分别为1%、3%、5%的矿物油-纸绝缘试品在90°C下的加速热老化试验,定期取样测量了绝缘纸聚合度、油纸绝缘水分质量分数、油中糠醛质量浓度、油中酸值等特征参量。然后,在分子模拟软件内建立了不同含水量的矿物油分子、糠醛分子、水合氢离子模型,通过分子动力学模拟技术计算了糠醛分子及水合氢离子与不同水分含量油分子模型之间的扩散系数、相互作用能、径向分布函数。实验结果表明:绝缘纸和矿物油中水分含量在老化过程中均是波动的,油中糠醛和酸值在老化过程中的变化趋势未与绝缘纸聚合度的下降规律相对应,受系统水分含量的影响较大。分子模拟结果表明:水分的增加显著降低了糠醛及小分子酸的扩散能力,并与糠醛及小分子酸形成稳定的氢键;同时,水分与糠醛及小分子酸的极性作用改变了彼此的相互作用能。实验数据与分子模拟结果相互验证,为深入研究油纸绝缘的老化机理及诊断提供了理论参考。     

水分对油纸绝缘热老化速率及热老化特征参量的影响

本文设计了在110℃和130℃下初始含水量分别为1%、3%、5%的绝缘纸试品在变压器油中的老化试验。系统地研究了不同初始含水量对油纸绝缘热老化速率的影响,分析对比了老化过程中的绝缘纸聚合度、纸中含水量、油中含水量、油中糠醛含量、油中酸值等老化特征参量的变化趋势。研究结果表明:初始含水量从1%增长到3%的绝缘纸平均降解速率的增长率比初始含水量从3%增长到5%时大得多,且从3%增长到5%时降解速率的增长率已经很小,有趋于饱和的趋势;老化过程中油中水分与纸中水分均是波动的,二者的波动幅度有较好的正相关关系,且二者整体上波动趋势的关系与初始含水量有关;水分含量及其变化趋势能影响老化过程中糠醛、酸等老化特征产物的变化趋势。因此本文提出应根据整个老化过程中油、纸二者水分含量整体上波动趋势的关系及波动幅度的大小来对变压器油纸绝缘进行状态评估及受潮分析,并建议在根据传统的油中糠醛、酸值等老化特征参量来对油纸绝缘进行状态评估及故障诊断时需充分考虑水分的影响。     

Observations from measurements of the furfural content of oil samples from transmission transformers

The concentration of the chemical furfural in transformer oil is well known to be an indicator of the extent to which the paper insulation of the windings has deteriorated. However, the majority of publications on this topic are based on small-scale laboratory investigations with very little on field experience with power transformers. This paper reports on the analysis of data on the concentration of furfural in oil samples from 310 transmission transformers. The data showed that while high furfural concentrations (FC's) tended to occur in older transformers, there was no distinct trend. This, together with the lack of an upward tendency for the FC in cases where two readings were taken several months apart, indicated that the deterioration in paper strength and the associated increase in FC, occur in occasional and discrete steps. The model proposed is that these step-changes are due either to internal faults causing extreme local overheating, or to overloading of the transformer causing general overheating. A simulation based on these criteria gave a similar pattern of FC versus service age. Overall the results indicated an upward trend of log(FC) versus length of service but with very large scatter and with clustering by manufacturer. It was clear that the majority of transformers show negligible deterioration even after 20 years in service. This is in agreement with the above scenario. There was reason to believe that transformers located in industrial areas were likely to have been overloaded during the 1980s, so an analysis by locality was done. This showed that the percentage of transformers with high (>4 mg/l) FC's in nominally industrial areas was double that of the rest. This difference, although suggestive, proved not to be statistically significant. The model described indicates that, because of the auto-catalytic nature of the process, oil changes would be beneficial where the FC level exceeds 4 mg/l: less deterioration will occur when the transformer is overloaded.     

基于DSP的变压器绝缘油糠醛在线监测系统设计

作为电网中重要设备之一,电力变压器的正常工作与否直接影响电网的安全稳定运行。油浸式变压器固体绝缘老化的重要特征是绝缘纸老化裂解产生糠醛,因此监测油中糠醛含量可以有效判断变压器绝缘老化的程度。笔者介绍了油中糠醛含量测定的红外光谱分析方法,设计了一种基于DSP处理器与变压器油红外光谱分析法的绝缘寿命在线监测系统,说明了该系统的整体结构、工作原理及软件组成。     

Aging of cellulose at transformer service temperatures. Part 2. Influence of moisture and temperature on degree of polymerization and formation of furanic compounds in free-breathing systems

This paper examines the influence of moisture and temperature on the degree of polymerization (DP) and furanic compounds. At normal service temperatures, the average moisture content in the solid insulation of transformers has a much stronger influence on the development of furanic compounds and degradation of the insulation than temperature itself. The influence of the initial moisture in the solid insulation on aging under normal transformer service temperatures of 75, 85, and 95 /spl deg/C has been investigated experimentally. Wet transformers have usually higher levels of furans, inferior oil properties, and lower DP values of paper than dry ones under similar service conditions. The development of furan concentration and moisture content are very important aging indicators for the evaluation and life assessment of transformer in service. Further work is necessary to combine these important aging characteristics into a valuable tool for the assessment of a large aging transformer population.