环保型抗老化变压器油的生物降解性和对绝缘纸热老化影响

研究了环保型抗老化变压器油的生物降解性,并通过加速热老化试验研究了该油和纸组成的油-纸绝缘热老化特性,结果表明该油老化速度明显慢于矿物油,而且由其浸渍的绝缘纸聚合度明显高于矿物油浸渍的绝缘纸聚合度。用红外光谱证明了该油通过酯交换反应抑制绝缘纸老化;通过对低分子酸的测量,表明该油能抑制低分子酸的产生;通过分子模拟,在分子层面上提出环保型抗老化油具有束缚水分子的作用。     

水分和酸对矿物油与天然酯混合油-纸绝缘热老化的影响

为了研究矿物油与天然酯混合油-纸绝缘(混合油-纸绝缘)的热老化特性,揭示天然酯的存在对混合油-纸绝缘体系中水分和酸的影响,对矿物油-纸绝缘、混合油-纸绝缘在110℃下进行了加速热老化实验,通过分子模拟分析了这两种油-纸绝缘体系中水分与绝缘油和水分与绝缘纸的相互作用,并对老化后的绝缘纸进行了红外光谱分析。研究结果表明:混合油-纸绝缘抗老化能力优于矿物油-纸绝缘;混合油-纸绝缘中的天然酯能与水分和酸形成稳定的氢键,减弱水分和酸对绝缘纸的协同危害作用;混合油-纸绝缘系统中,绝缘纸纤维素上羟基和脂肪酸的酯化反应能抑制绝缘纸老化。     

天然酯-纸绝缘热老化速度减缓及其原因分析

研究了不同温度下天然酯-纸绝缘中绝缘纸聚合度下降速率、油中微水含量变化趋势,并与矿物油-纸绝缘的试验结果进行对比,初步分析了新型绝缘液体天然酯抑制绝缘纸老化的化学机制和物理机制.通过研究得出,老化温度每升高20℃,绝缘纸聚合度平均下降速率将变为原来的3～4倍;相同老化温度下,矿物油中绝缘纸聚合度平均下降速率是天然酯中绝缘纸聚合度平均下降速率的两倍多;天然酯能通过吸收水分、消耗水分和水解保护等方式减少绝缘纸中水分含量,减缓绝缘纸老化速度;天然酯中水分并不会无限增加,而是能够通过化学反应方式抑制自身水分增加;天然酯通过和纤维素分子中羟基发生酯交换反应抑制绝缘纸热应力下的水解作用.     

矿物油与天然酯混合油-纸绝缘热老化光谱及热重特性

为了比较矿物油-纸绝缘和混合油-纸绝缘在热老化过程中光谱和热重特性的异同,对矿物油-纸绝缘和混合油-纸绝缘在110°C进行264d的热老化。运用紫外-可见分光光度法研究了这两种油-纸绝缘不同老化程度的绝缘油,运用傅立叶红外光谱分析了在这两种油-纸绝缘中老化的绝缘纸,通过热重实验分析了这两种油-纸绝缘的热重特性。结果表明:混合油-纸绝缘老化速率小于矿物油-纸绝缘;两种油-纸绝缘中绝缘油紫外光谱特征峰吸收强度急剧增加的时刻相对应;混合油-纸绝缘中绝缘纸纤维素上羟基和脂肪酸的酯化反应能抑制绝缘纸老化;混合油-纸绝缘的热裂解速率小于矿物油-纸绝缘。     

复合胺类化合物对油纸系统中绝缘纸热老化特性的影响

为研究复合胺类化合物作为热稳定剂添加到绝缘纸中对油纸绝缘系统热老化特性的影响,以双氰胺、三聚氰胺、尿素和聚丙烯酰胺为添加剂,在实验室条件下制备并挑选出3种最佳添加组合的改性绝缘纸样品,同空白绝缘纸样品一起分别与变压器油组成4种油纸绝缘试品,在110℃下进行热老化试验。定期取样测量了绝缘纸的聚合度、击穿电压和水分。最后利用计算量子化学从微观层面研究了复合胺类化合物的抗老化机理。结果表明:"双氰胺+三聚氰胺+聚丙烯酰胺"的组合对应的绝缘纸在老化过程中聚合度的下降速率和水分含量最低;4种绝缘纸的击穿场强无明显差异;较于β-D-吡喃葡萄糖分子,水分子、小分子酸将优先与胺类化合物分子发生化学反应;各种胺类化合物与水分子、小分子酸的反应难易程度不一致,复合添加时,可以集中不同胺类化合物的优势,得到最佳的抗老化效果。     

油纸绝缘热老化过程中热稳定剂对油的影响

为研究绝缘纸中热稳定剂在老化过程中对变压器油的影响,分别制备了含双氰胺、三聚氰胺、尿素以及未加任何试剂的绝缘纸试品,4种绝缘纸试品分别浸油后在130℃下进行了31d的油纸联合热老化试验,定期取样测量了绝缘纸的聚合度,绝缘油的酸值、油中溶解气体体积分数以及油的介质损耗。试验结果表明：添加双氰胺的绝缘纸抗老化效果最为明显,...     

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。     

不同复合热稳定剂对矿物油-改性纸绝缘系统热老化特性的影响

为获得不同复合热稳定剂对矿物油-改性纸绝缘系统热老化特性的影响规律进行了实验研究。从双氰胺、三聚氰胺、尿素和聚丙烯酰胺4种胺类化合物中,挑选出抗老化效果最好的3种组合作为复合热稳定剂,制备改性绝缘纸样品。将改性绝缘纸样品与未添加任何热稳定剂的绝缘纸进行浸油处理后开展了110°C加速热老化试验。试验过程中定期取样测量试品的相关热老化特征参量。试验结果表明:与未改性的绝缘纸样品相比,添加了3种胺类复合热稳定剂的改性绝缘纸的抗老化性能和对应矿物油的工频击穿电压都有了较大提升,对应油中酸值和溶解气体的体积分数也较高;添加了双氰胺+三聚氰胺+聚丙烯酰胺的油纸组合老化后,其绝缘油的相对介电常数最小;3种改性绝缘纸对应的油纸组合老化后,其绝缘油的介质损耗因数在高频区(1～106 Hz)几乎相等,而在低频区(10-2～1Hz)的差值也不甚明显。     

植物绝缘油-纸复合绝缘热老化特性研究

为研究植物油-纸绝缘的热老化产物生成规律和绝缘特性,以植物绝缘油和矿物绝缘油分别与绝缘纸组成油-纸复合绝缘,在110℃和130℃下进行加速热老化试验。结果表明:随着老化时间的延长,两种绝缘油的酸值、糠醛含量、油中溶解气体含量均增加,闪点和界面张力均下降;相同老化条件下,植物绝缘油的酸值、产气量比矿物绝缘油的大,植物绝缘油中糠醛含量少于矿物绝缘油。     

纳米Al_2O_3掺杂对油纸绝缘热老化特性的影响

油纸绝缘的热老化特性是影响变压器寿命的重要因素。为获得具有优良抗热老化性能的油纸绝缘,在绝缘纸抄造的过程中掺杂纳米Al_2O_3,通过测试复合绝缘纸的电气强度确定最佳掺杂质量分数为2%。将复合绝缘纸、普通绝缘纸分别进行浸油处理,并在130℃下进行31 d的加速热老化试验,测量分析绝缘纸的工频击穿强度、介电常数、介质损耗、聚合度、抗张强度与绝缘油中糠醛含量、油的颜色、酸值、水分、粘度和油中溶解气体等参数随老化时间的变化规律。结果表明:与普通油纸绝缘相比,热老化过程中复合绝缘纸的电气性能始终优于普通绝缘纸,聚合度和抗张强度下降速度减缓,浸渍复合绝缘纸的绝缘油颜色较浅、粘度变化小,油浸复合绝缘纸的老化产物生成量少。最后提出在热老化过程中纳米Al_2O_3表面羟基能有效吸附水分、中和小分子酸,从而抑制了H+在热老化反应中的催化作用,有效延缓了油纸绝缘的热老化。     

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。     

植物油对油浸绝缘纸老化速率的影响及机理

为了研究植物油对油浸绝缘纸老化速率的影响,本文以25#矿物油纸绝缘和ABB公司生产的BIOTEMP植物油纸绝缘为研究对象,分别开展了加速热老化试验,分析植物油对其老化速率的影响,结果表明植物油可以延缓绝缘纸的老化速率,延长其使用寿命。采用XPS和分子模拟软件分析了造成这种影响的原因,绝缘纸在植物油中热老化具有较大的活化能,水分子与植物油分子之间具有较大的相互作用力,容易被植物油分子束缚,削弱纤维素的水解反应。热老化过程中,植物油对绝缘纸纤维起到化学改性作用,由酯化反应生成的酯基一方面可以更加牢固地束缚水分子,另一方面长链脂肪酸酯化到纤维素上后将与纤维素平行排列,对纤维起到"水屏障"的作用,从而延缓纤维的水解速率。     

植物绝缘油对绝缘纸热老化速率的影响及其机理(英文)

With the development of new insulation materials,vegetable oil-the best substitute for mineral oil-has gradually been widely used in the liquid insulation of transformers.To investigate the influence of vegetable oil on the thermal aging rate of oil paper,Kraft paper impregnated with mineral oil and vegetable oil have been underwent thermally accelerated aging at three different temperatures.The degree of polymerization(DP) of Kraft paper was measured to indicate the aging degree of insulation paper.The aging rate of Kraft paper in mineral oil and vegetable oil was compared quantitatively,and results showed that vegetable oil retarded paper’s degradation rate and extended its useful lifetime.The reasons contributing to such phenomena were analyzed using X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) and molecular simulation software.Kraft paper in vegetable oil had larger activation energy.Due to the larger interaction force between water and natural ester molecules,water molecules were easily bonded with natural ester,weakening the hydrolysis process of cellulose.Cellulose was chemically modified by natural ester during the thermal aging process,and the reactive-OH(hydroxyl) groups on the cellulose became esterified with fatty acid esters.Water molecules were firmly bounded to the ester groups on glucose produced by esterification.The long-chain fatty acid esterified to cellulose was parallel with cellulose chains and acted as a "water barrier" to further weaken the hydrolysis process.     

变压器油纸绝缘热老化特性及特征量研究

对25#变压器矿物油、以BIOTEMP为代表的植物绝缘油、普通牛皮纸和热稳定绝缘纸材料构成的油纸绝缘试品进行了加速热老化实验,对老化过程中绝缘纸的聚合度变化规律及老化特性进行了对比分析,并对油中水分、糠醛含量这两个重要的老化特征参量的变化规律及其与聚合度的相关性关系进行了研究。研究的主要目的是探索新型绝缘材料的老化特性,为传统的老化特征参量应用于新型油纸复合绝缘材料构成的变压器老化诊断提供依据,并为拓展变压器寿命预测理论奠定基础。     

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。     

冲击负荷热老化下牵引变压器油纸绝缘寿命评估方法

为了研究牵引冲击负荷对牵引变压器油纸绝缘热老化及寿命的影响,本文考虑冲击负荷的负荷率、持续时间以及时间间隔对油纸绝缘进行加速热老化试验,通过聚合度分析了试样老化规律,并提出了 一种评估冲击负荷下油纸绝缘寿命的经验表达式.结果表明:在研究冲击条件范围内,基于优化零阶动力学模型的经验表达式可有效评估任意冲击负荷下牵引变压器...     

基于介电响应的油纸绝缘寿命预测方法

油纸绝缘是油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘寿命受热老化因素影响很大.因此,针对不同温度、不同含水率下的油浸纸板的寿命预测问题进行分析,提出一种应用平移因子和纤维素反应二阶动力学方程预测不同温度、不同含水率下的油浸纸板寿命的方法.首先,针对不同含水率的油浸纸板进行变温介电谱测试和130℃条件下的加速老化试验;其次,...     

换油对变压器油中糠醛含量和绝缘纸老化评估的影响及修正

为研究现场变压器换油后油中糠醛的变化规律及换油对使用油中糠醛评估绝缘纸老化的影响,在实验室对油纸绝缘样品进行130℃加速热老化,在老化的前、中、后期分别换油,对比换油前、后油中糠醛的含量。结果表明,换油后,油中糠醛大量损失;换油前、后油中糠醛含量的差值随老化时间的加长而逐渐减小;不考虑换油,直接使用油中糠醛评估绝缘纸老化会使评估结果偏高,误差在换油后初期尤其显著。定义在相同的老化时间换油后与换油前油中糠醛的比例为修正函数,研究了修正函数的变化规律,并用其对换油后油中糠醛进行修正。结果表明,使用修正函数可以有效改善换油后绝缘纸老化程度的评估效果。研究了修正函数向现场运行温度推广的方法,以利于现场变压器换油后的糠醛修正。     

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。