变压器油纸绝缘电热联合老化机理研究

变压器油纸绝缘系统在运行中需要承受电、热等共同作用,目前一般研究工作重点在电故障、热故障以及电或热老化对油纸的特性影响,而电热联合老化特性研究较少。该文通过研究油纸绝缘电热联合老化,对不同老化阶段油纸结构的聚合度,抗张强度和频域介电谱特性进行测量和研究。研究结果得到了电热联合老化条件下的聚合度的二阶模型以及聚合度与抗张强度的拟合公式。进一步研究频域介电谱发现随着老化时间的增加,在低频区εr和tan δ随频率的减小而有不同的增大趋势。在10-3,10-1Hz频率区εr和tan δ与绝缘纸老化状态有明显的相关关系,拟合得到在10-3、10-2及10-1Hz特征频率处的εr和tan δ值与绝缘纸聚合度的指数函数关系。该研究将为油纸绝缘在电热联合作用下的老化机理及应用FDS无损评估变压器油纸绝缘状态提供方案。     

老化对变压器用NOMEX绝缘纸FDS特性的影响

NOMEX绝缘纸比传统纤维素绝缘纸有更好的理化特性与电气稳定性,在变压器中应用广泛。为了研究普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX绝缘纸-油绝缘的老化状态对其频域介电谱(FDS)特性的影响规律,基于FDS测试原理,对两种油纸绝缘老化后的FDS特性与物化参数进行了测试分析。结果表明,普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX纸-油绝缘随老化程度加深的变化规律存在较大区别,NOMEX绝缘的复介电常数ε*和介质损耗因数tanδ均随老化天数的推移而逐步递增,但增幅较小,其频域参数受老化影响较微弱;普通纤维素纸绝缘老化后的微水含量与酸值均高于NOMEX纸绝缘;两种油纸绝缘在测试频率f=10-4 Hz下的tanδ与油中酸值分别呈幂函数与线性关系,FDS可用于评估NOMEX纸-油绝缘的老化状态。     

受潮程度对变压器用NOMEX绝缘纸频域特性的影响

NOMEX绝缘纸作为一种新型的合成纤维绝缘纸,与传统纤维素绝缘纸相比具有优良的电气性能与理化性能。为了验证频域介电谱(FDS)对NOMEX绝缘纸-矿物油变压器绝缘状态评估的可靠性,对不同受潮状态下普通纤维素纸-油组合绝缘和NOMEX绝缘纸-油组合绝缘的FDS特性进行了测试与分析。结果表明,随着受潮程度的加深,普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX绝缘纸-油绝缘FDS特征参数的变化趋势相似;NOMEX纸的亲水性相对于普通纤维素绝缘纸较弱,且频域特性受水分影响更小;在特征频率点下,两种油纸绝缘的复介电常数与其水分含量间均表现出较优的线性关系,水分对两种油纸绝缘介电特性的影响规律类似。     

基于Debye介电模型参数辨识的油纸绝缘状态评估

油纸绝缘受潮会加速变压器绝缘老化,有效评估其受潮状态是保障变压器安全稳定运行的重要手段,利用频域介电谱法可有效分析复介电常数实部ε′的变化率与水分含量M的映射关系。选用ε′-f曲线在f=10-4 Hz频率点处的斜率L作为受潮评估特征参量,利用频域介电谱测试数据建立Debye介电模型参数辨识的数学模型,并采用细菌觅食算法进行参数辨识。基于辨识数据计算出L值,并给出了L与水分含量M的拟合关系式。结果表明,L与水分含量M间存在着较优的对数关系,可作为评估油纸绝缘受潮程度的有效特征参量。研究成果可为油纸绝缘受潮的现场诊断与状态评估提供参考。     

复合绝缘管的油相容性及热老化性能研究

采用复合绝缘外套的油浸式设备中,需要使用玻璃纤维增强环氧树脂绝缘管作为主绝缘容器,复合绝缘管与绝缘油长期接触,并且经受各种运行工况的考验.为研究绝缘管与油的相容性和长期运行稳定性,对三种不同配方绝缘管材料进行油浸热老化处理,针对不同老化时间后的绝缘油进行相容性相关的频域介电谱、气相色谱分析;针对不同老化时间的绝缘管材料...     

电机定子绝缘频域介电谱解析与老化评估方法研究

为利用频域介电谱对发电机定子绝缘进行老化状态评估,提出了频谱解析策略及老化评估方法,并设计加速老化试验进行了验证.通过复介电常数实部与角频率的偏导曲线判断测试频段内的极化弛豫数量,并对高频段数据进行拟合分析,将拟合结果进行推广到全频段,并利用统计检验确保了拟合结果与原始数据的一致性,实现了频谱弛豫极化损耗与电导损耗的分...     

微氧和铜对植物绝缘油热老化特性的影响

在变压器运行过程中因储油罐与空气作用或密封设备发生泄漏,会导致绝缘油中溶解微量的氧气,且因植物绝缘油因不饱和脂肪酸含量较高而更易氧化。植物绝缘油酸值远高于矿物绝缘油,油中低分子有机酸对金属材料有腐蚀作用,且油中过渡金属离子对绝缘油的氧化有一定的催化作用。为此,研究了微氧和铜作用下植物绝缘油的热老化特性,分析了不同老化时间下油样的电气性能、油色谱特性。结果表明,相较于微氧作用,铜对植物绝缘油的热老化促进作用更为明显;植物油纸绝缘热老化特征气体为CO2、C2H6。     

油纸复合套管受潮状态的频域介电响应分析

油纸电容型套管是大型电力变压器的重要部件,其安全可靠性是电网稳定运行的关键因素。变压器出线套管结构复杂、设计紧凑,在安装设计不当,运行环境恶劣等条件下很容易成为变压器绝缘系统的最薄弱环节。统计表明,25%以上的电力变压器故障是由套管绝缘故障导致的,而套管绝缘受潮导致的事故案例居于套管绝缘故障类型中的前列。因此,对套管绝缘状态的有效评估显得尤为重要。为探究水分对油纸绝缘套管的影响,运用介电响应法,结合在实验中测量得到的单层油纸绝缘的结果,仿真得到简化套管均匀受潮时介电谱。并运用Kramer-Kroning方程将得到的介电谱虚部分解为电导损耗部分和极化损耗部分,观察各个部分随水分变化规律,总结为如下两点：第一是电导损耗分量随水分的增大急剧增大,变化量可以达到好几个数量级,且电导损耗随水分变化其趋势基本不会发生改变;第二,油纸中水分的加入使油纸出现了新的极化过程,在介电谱中0.1~10 Hz出现一个损耗峰,且损耗峰幅值随水分增大而增加。     

大型汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命预测方法的研究

介绍了大型汽轮发电机定子线圈F级绝缘的老化因子与加速寿命试验方法,对电老化与广义热老化的加速寿命试验数据进行了统计分析;用威布尔分布对F级绝缘的电老化和广义热老化的加速寿命试验数据进行了描述;应用可靠性统计和非线性回归方法确定了F级绝缘电老化与广义热老化寿命计算公式的特征参数;依据寿命损耗累积理论,介绍了电老化与广义热老化同时作用的汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命的预测方法和水冷定子线圈F级绝缘寿命损耗的分配方案.采用2倍额定电压2 UN和3倍额定电压3 UN的电老化寿命的不同下限值,对以电老化为主要老化因子的水冷定子线圈F级绝缘寿命进行了研究.结果表明:应用定子线圈F级绝缘寿命预测方法可以在设计、制造和运行阶段定量预测和评定汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命.     

回复电压法用于变压器油纸绝缘老化状态评估

油纸绝缘材料发生老化现象时,往往会引起固体绝缘纸板材料中含水量增加及绝缘系统电介质响应特性改变。若对其进行回复电压测量,会表现出峰值升高、起始斜率增大以及峰值时间缩短等定性特征。为了进一步量化油纸绝缘老化现象与回复电压之间的关系,在介绍回复电压法基本原理的基础上,针对实验室内不同老化程度和不同含水量的油纸绝缘系统进行了回复电压试验,并结合现场实测经验,提出了基于回复电压的油纸绝缘老化状态评估方法。结果表明,油纸绝缘老化或受潮会显著降低其极化谱的主时间常数,绝缘固体材料的含水量与主时间常数的对数之间存在定量关系,利用主时间常数可以有效评估油纸绝缘的老化状态。     

基于混合电场线性叠加原理的换流变压器内部电场分布规律研究

换流变压器是特高压直流输电系统中的关键设备,其阀侧承受着交直流复合电压.研究热老化对交直流电压在油纸绝缘内分布的影响,可为换流变压器油纸选型提供理论借鉴.选取了换流变压器常用的绝缘油和绝缘纸作为研究对象,并对2种不同油纸组合展开加速热老化试验,测量并分析试验过程中绝缘油和绝缘纸的介电常数和电阻率的变化规律,在此基础上通...     

大豆绝缘油的制备与性能研究

以市售大豆油为原料,通过活性白土减压吸附、碱性Al2O3降酸、微孔滤膜真空抽滤和减压蒸馏深度净化等精炼工艺过程,制备出一种环保型植物绝缘油。理化与电气性能测试结果表明,其闭口闪点达230℃,水分含量低于10 mg/L,酸值(KOH)降低至0.02 mg/g,90℃介质损耗因数tanδ为0.23%,体积电阻率ρ达8.66×1010Ω.m,击穿电压大于60 kV,关键性能指标满足"变压器油(GB2536-90)"标准对500 kV超高压电气设备用油的要求。     

水分对天然酯变压器油热老化特性的影响

水分被认为是除温度外影响变压器油纸绝缘寿命最主要的因素,为研究水分对天然酯变压器油热老化特性的影响,通过设计不同初始水分含量油纸绝缘试品在130℃下进行加速热老化试验,测试分析天然酯变压器油在不同老化时间下的介电性能和油色谱特性。结果表明,初始水分含量越高,天然酯变压器油热老化过程中相对介电常数增加的速率越快、介质损耗因数越高,除对CH4的生成速率表现为抑制作用,对其他气体的生成速率均表现为促进作用;天然酯变压器油纸绝缘热老化特征气体为CO2和C2H6。     

基于主动击穿的绝缘油介电强度测试仪校验系统

针对在稳定校验模式下对绝缘油介电强度测试仪进行校验和检查存在不准确的问题,设计了一种基于主动击穿的绝缘油介电强度测试仪校验系统,该校验系统可为被检测的绝缘油介电强度测试仪在指定的高电压点构造真实的击穿环境。实际应用结果表明,该系统更能准确、客观地反映绝缘油介电强度测试仪的误差和性能。     

FR3绝缘油配电变压器的过载能力评估

为提高配电变压器过载性能,基于传热学基本理论与《油浸式电力变压器负载导则》中的油浸式电力变压器过载运行的热点温度计算模型,提出适用于FR3绝缘油配电变压器的热点温度模型,根据理论计算结果比较了传统矿物油配电变压器与FR3绝缘油配电变压器的性能差异。结果表明,相同结构下,FR3绝缘油配电变压器能在1.27倍额定负载下长期运行,短期过载运行的安全时间远高于传统矿物油配电变压器,表现出更强的过载能力,有广阔的应用前景。     

绝缘缺陷对回复电压极化谱的影响

回复电压法利用极化完全建立的时间(主时间常数)评估油纸绝缘的老化状态,但老化的油纸绝缘系统易出现多个回复电压峰值,影响其主时间常数的确定。因此,在实验室条件下,搭建变压器油纸绝缘的模拟模型,从充电电压、绝缘结构、不均匀老化三个方面研究不均匀绝缘介质对回复电压峰值曲线的影响。结果表明,绝缘纸层数和绝缘缺陷会引起回复电压峰值曲线出现多个峰值,该现象可用于分析油纸绝缘状态的局部缺陷。     

核电站电气贯穿芯棒热老化寿命评定技术的研究

介绍了电气设备单一绝缘结构与复合绝缘结构热老化寿命的评定技术,阐述了核电站电气贯穿件复合绝缘结构热老化寿命试验样品和老化温度的选取、失效判据及试验方法.试验结果表明,在相同的使用环境温度下,采用均压旋锻复合绝缘密封结构的核电站电气贯穿芯棒热老化寿命明显高于对照产品,其热失效的主要因素是机械性能而不是电气性能.     

船舶管道多层隔热结构的传热机理分析和实验研究

采用能量平衡方程和P-1阶微分近似建立了船舶管道系统多层隔热结构的稳态传热模型.讨论了在船舶管道系统上采用多层隔热结构的可行性,并进行了相应的实验验证.结果表明,在硅酸铝纤维隔热材料层间添加金属铝箔纤维布能提高材料的隔热性能,且随着使用温度升高,提升幅度增大.对于中低温的管道系统,因隔热效果提升有限,不推荐采用多层隔热结构.