不同类型变压器油的油纸复合绝缘空间电荷积聚与消散特性研究

在施加和撤去不同强度的直流电场下,研究了不同类型变压器油所构成的油纸绝缘体系空间电荷的积聚和消散特性.结果表明:与石蜡基变压器油相比,环烷基变压器油具有更高的环烷烃含量和适宜的芳烃含量,以及更高的电荷迁移速率,由它们构成的油纸绝缘体系在施加和撤去高压直流电场后,油纸之间电荷积聚量更小且更容易消散,从而有利于换流变压器中油纸绝缘材料中电荷的消散.     

连续雷电冲击下的变压器油纸绝缘老化特性

随着气候的持续变暖,雷暴极端天气频繁出现,变压器面临连续雷电冲击电压的威胁,导致变压器油纸绝缘受损,运行存在安全风险。为了模拟变压器在极端雷暴环境下的运行状况,搭建了雷电冲击试验平台,并通过对油纸绝缘模型施加不同次数的雷电冲击电压,研究连续雷电冲击电压作用对油纸绝缘老化特性的影响。对受到不同雷电冲击次数的样品进行了极化/去极化电流测试,并利用扫描电镜观测了绝缘纸的微观形态变化,开展了绝缘纸抗拉强度测试和绝缘油微水含量测量。随后,分析了纤维结构的变化对绝缘纸应力-应变的影响,利用id(t)t–lnt曲线获得了去极化陷阱能级密度谱,并对陷阱能级、密度随老化程度的变化规律进行了分析。结果表明,随着雷电冲击次数的增加,绝缘纸的纤维结构劣化程度加深,应力峰值下降,油纸绝缘的极化、去极化电流曲线以及去极化陷阱曲线均上移,去极化陷阱密度曲线峰值和峰值时间常数增加。应力峰值的下降是绝缘纸纤维劣化的宏观体现,去极化陷阱曲线峰值和峰值时间常数可以作为油纸绝缘在雷电冲击作用下的老化特征量。     

直流电压作用下变压器油中的空间电荷及电场分布

本文根据Kerr效应的光——电测量法测量了直流电压下变压器绝缘模型中油的电场分布,测量结果表明空间电荷存在于油中而且也非常可能存在于纸板绝缘材料中。用电阻率概念计算复合绝缘结构中电场分布的模型已不能正确描述这些空间电荷的作用。     

热循环处理下电缆绝缘空间电荷特性研究

电缆绝缘特性的变化与实际运行工况有关,绝缘层的温度会随负荷波动发生变化,恒温热处理不能对其进行模拟.为了研究电缆投运时绝缘层的温度变化对其交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘空间电荷特性的影响,对3个不同电缆厂家生产的110 kV电缆绝缘分别进行了最高温度为80℃、90℃和10...     

冲击电压下3种纳米改性变压器油击穿特性的比较和分析

为了提高变压器油绝缘性能,研究了不同导电性能纳米材料添加改性对变压器油冲击击穿特性的影响。选取铁磁性导电纳米粒子Fe3O4、半导体纳米粒子Ti O2和非导电纳米粒子Al2O3,经不同的表面改性剂处理后,分散于变压器油中,制得纳米改性变压器油,并证实了3种纳米改性变压器油的稳定性。通过操作冲击击穿试验,对比研究了不同浓度纳米改性变压器油的宏观击穿特性,得出3种纳米改性变压器油的最佳质量浓度分别为0.03g/L、0.01 g/L和0.02 g/L。在最佳浓度下进行雷电冲击击穿试验,结果表明:除负极性雷电冲击情况外,纳米改性变压器油的冲击击穿特性较之纯净变压器油均有较大程度的提高,其中操作正极性击穿电压提高幅度较大,可达44.1%、33.3%和35.5%。基于针–板模型的极性效应,结合空间电荷分布分析及结合极化理论,认为纳米改性变压器油冲击击穿特性的改善与添加纳米粒子捕获电子并改变原有空间电场分布相关,而3种纳米改性变压器油击穿特性的不同是由纳米粒子表面极化特性的不同导致。     

不同冲击电压下变压器油击穿特性研究

为了研究大型电力变压器绝缘油在振荡型冲击电压下极不均匀电场击穿特性,依据IEC60060-3标准搭建了能产生不同类型冲击电压波形的试验及其测量系统,在实验室利用该系统开展了振荡型冲击电压下油中极不均匀场的时域击穿和伏秒特性研究,并对实验模型电场进行了仿真分析。在实验过程中利用13.7 k Hz振荡操作波、标准雷电波、3种不同频率的振荡雷电波,研究了变压器油在各个波形下的时域击穿图形及伏秒特性,对实验波形的计算结果表明:振荡型雷电波下的击穿点分布较广,振荡波的击穿电压整体高于标准雷电,但是它们的最高耐受电压与标准雷电下的基本一致。     

球–球电极下变压器油冲击放电的尺寸效应

油浸式电力设备的冲击绝缘强度与结构尺寸有关。为得到尺寸效应对变压器油冲击放电的影响,实验研究了陡前沿冲击电压下球–球电极油间隙随电极面积、间隙距离的放电特性,并利用统计学方法对实验数据进行了分析。总结实验结果,给出了变压器油平均击穿场强关于电极面积A、间隙距离d的经验公式,同时得到三参数Weibull分布形状参数与电极直径、间隙距离之间的关系。通过计算有效作用面积Aeff并与实际放电蚀坑面积对比,结果表明利用三参数Weibull分布形状参数计算得到的有效作用面积与实际情况更为符合。最终建立了三参数Weibull分布形状参数m与电场利用系数η的关系,进而获得了电极尺寸与有效作用面积的关系,为其绝缘设计提供重要参考。     

变压器油纸绝缘介质在直流电场中的空间电荷输运特性

为得到换流变压器中使用的矿物油浸普通牛皮绝缘纸和油浸热稳定绝缘纸在直流电场中的空间电荷输运特性,对试样在3种不同等级外施直流电场作用下采用电声脉冲法(PEA)进行了空间电荷密度分布测量实验,分析了试样在加压时和去压后的空间电荷总量及其演变规律.实验发现:油浸普通牛皮绝缘纸的空间电荷注入起始阈值比油浸热稳定纸低,其体内易...     

温度梯度下油纸绝缘空间电荷特性的数值仿真

作为换流变压器等直流高压输电设备中的主要绝缘材料,油纸绝缘在直流电压下的绝缘特性受其内部空间电荷的影响。同时,油纸绝缘在工作运行中往往承受较大的内外温度差异的作用,而温度差异对油纸绝缘中空间电荷特性的影响尚不明确。为此在实验研究基础上,建立了一种基于双极性载流子输运和陷阱势垒理论的油纸绝缘介质电荷迁移模型,经数值计算得到单层与双层油纸中温度梯度效应,即油纸低温侧积聚异极性电荷从而畸变低温侧电场,并通过仿真结果与实验结果的比对,验证了仿真模型的可靠性;利用仿真模型,进一步研究了载流子迁移率、油纸厚度、低温电极温度对温度梯度效应的影响,研究表明:油纸材料迁移率及电极注入电荷速率均随温度升高而增大是油纸中温度梯度效应的主要原因;载流子迁移率越大,油纸厚度越小,低温电极温度越低,油纸绝缘中的温度梯度效应越严重。     

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。     

纳秒脉冲下变压器油绝缘的击穿与闪络特性

纳秒脉冲下变压器油的绝缘特性是脉冲功率技术领域的关键问题之一。为此,利用NPC-120D型高压纳秒脉冲电源对该特性进行了实验研究,分别获得了1 mm间隙下变压器油的击穿和有机玻璃沿面闪络的实验数据。并采用等离子体射流对有机玻璃进行表面改性,比较了改性前后有机玻璃的沿面闪络电压。结果表明:在上升沿40 ns,脉宽100 ns的高压纳秒脉冲电源作用下,变压器油中1 mm击穿电压为120 kV,当加入绝缘介质有机玻璃后,在85 kV电压条件下发生了沿面闪络;利用等离子体射流处理后的有机玻璃在变压器油中的闪络电压显著提高,达到了120 kV。     

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.     

干式变压器绝缘垫块材料温湿度特性

针对干式变压器两种类型绝缘垫块浇注材料——不饱和聚酯团状模塑料和环氧树脂复合材料,测试了其绝缘电阻和吸收比、介质损耗因数和相对介电常数、体积电阻率随温度和相对湿度的变化趋势及其工频耐压性能。结果表明:温度超过40℃后,不饱和聚酯团状模塑料和环氧树脂复合材料试样的绝缘电阻和吸收比降幅超过90%。不饱和聚酯团状模塑料的介质损耗因数随温度上升逐渐减小至0.87%,随相对湿度上升逐渐增大至3.83%;环氧树脂复合材料的介质损耗因数随温度上升逐渐增大至1.45%,随相对湿度上升先增大而后减小至1.29%。不饱和聚酯团状模塑料和环氧树脂复合材料的体积电阻率均随温度上升总体呈增大趋势,最大值分别为4.26×10~(13)Ω·m和5.82×10~(13)Ω·m;随相对湿度上升不断增大,最大值分别为6.37×10~(13)Ω·m和6.90×10~(13)Ω·m。     

双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性

当外部过电压侵入油浸式变压器绕组内部时,其匝间绝缘会承受双极性振荡冲击电压的威胁。在此通过双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性的研究,为绕组纵绝缘的合理设计及液体放电机理的探究提供参考。首先通过可调电路元件,严格控制外施电压波形参数,实验获得了稍不均匀场与极不均匀场中变压器油在单一波形变量下的冲击放电特性,统计得到了放电电压概率分布与击穿点分布特征。然后利用分幅相机拍摄了双极性振荡电压下油中流注形貌,阐述了流注极性转换等主要发展特征。最后实验结果表明:无论电场分布是否均匀,振荡系数的增加、振荡频率的降低或波前时间的缩短均会导致变压器油50%击穿电压下降,且当振荡系数高于0.55时存在低于标准雷电耐受水平的可能;当振荡频率较低时,击穿多发生在第1或第2个正极性波峰内,而随着频率的升高,击穿点逐渐向后序波峰偏移,击穿于负极性波峰内的概率显著增加。结合光电倍增管记录的流注发光信号,从流注发展角度分析了变压器油击穿电压与击穿点变化的原因。     

冲击电压作用下真空间隙的绝缘特性研究

研究了真空间隙在标准雷电冲击电压作用下的绝缘特性,分析了击穿放电能量和加压时间间隔等因素对真空间隙伏秒特性的影响。     

温度梯度下双层油纸绝缘系统的空间电荷分布特性

换流变压器为直流高压输电系统中的重要设备,但因其运行工况的特殊性,其内部油纸等绝缘材料往往承受较大的内外温度差异作用。针对换流变压器中双层油纸绝缘系统存在的内外温度不同的温度梯度效应对油纸绝缘中空间电荷分布的影响,利用电声脉冲法测量了不同温度梯度下（Δθ=0、20、40°C）,电压分别为-3.4、-10.2、-20.4kV（即平均电场强度分别为10、30、60MV/m）时双层油纸中空间电荷在20min内随时间变化规律及电场分布。实验结果表明：在低场强下,上下电极均有明显的同极性电荷注入;温度梯度使低温侧出现异极性电荷,并且随着温度梯度的增大、电压的升高,低温侧异极性电荷越来越多,从而使低温侧的场强畸变越来越大;加压后,2层油纸界面处开始积累与上电极相同极性的电荷,并且界面处电荷量随温度梯度及电压的增大而增大,但电荷密度出现饱和现象。经分析可知,油纸界面起到阻挡正负电荷通过的作用,而温度对电极注入特性及试样电导特性的影响为温度梯度影响空间电荷分布的主要原因。     

宽时域范围变压器油冲击绝缘强度经验公式

变压器油的冲击绝缘强度依赖于脉冲作用时间。为获得适用范围更广的变压器油冲击绝缘强度经验公式,实验研究了不同宽度冲击电压作用下变压器油的50%击穿场强,并给出了电场有效作用时间的统计学定义。分析实验结果,给出一新经验公式:lg Ebr=aexp(–blgteff)+c,其中a=0.223 9,b=0.544 3,c=–0.055 84,Ebr和teff的单位分别为MV/cm和μs。与Martin经验公式相比,所提经验公式的时域适用范围更广(几十ns~几ms)。放电过程的变化导致Martin经验公式的适用范围较小。此外,利用前人的实验数据发现该经验公式可适用于多种液体不同条件下冲击绝缘强度的估算。     

油老化状态对油纸绝缘直流电场下空间电荷特性的影响

为了深入研究油老化对油纸绝缘直流电场下空间电荷特性的影响,通过加速热老化得到三组不同老化程度的绝缘油试样,并对其进行理化及电气特性分析;然后利用所得油样分别对经过真空干燥的新绝缘纸进行真空浸渍,得到3组油老化状态不同的油纸绝缘试品;进而采用电声脉冲法(pulsed electro-acoustic,PEA)在室温下分别测量了3组试品在施加直流电压和撤除电压情况下的空间电荷分布,讨论了油老化状态对油纸绝缘试品中空间电荷注入、积聚及消散等特性的影响。实验结果表明：施加直流电压下,3组油浸纸试品与电极界面处均发生了同极性电荷注入现象,油老化程度越严重,电极与介质界面处感应的电荷密度峰值越大,积聚在试品中的空间电荷总量也逐渐增大,负电荷积聚区域逐渐向阳极方向推进。撤除电压后,随着绝缘油老化程度的加重,试品中的空间电荷消散速率增大,且正电荷的消散速率大于负电荷的消散速率。     

温度梯度下电缆绝缘中空间电荷特性的研究现状

系统介绍了国内外温度梯度场下用PEA空间电荷测量方法及温度梯度效应对绝缘内空间电荷的影响,提出了温度梯度场下PEA法测量空间电荷的发展趋势。     

变压器油吸附处理及其对提高变压器绝缘的作用

介绍一起变压器油介损超标和吸附处理的全过程，通过处理前后高压电气试验时比分析，证明了吸附剂处理时改善变压器油质、提升变压器绝缘的显著效果。