纳米改性变压器油的破坏特性

变压器等输变电主设备的油纸介质已越来越不能满足特高电压等级对大容量、小型化、高可靠性绝缘系统的严格要求。为了解决输电电压等级提高带来的高性能变压器油及油纸绝缘问题,基于纳米改性技术,开展具有优异电气性能的新型纳米油纸复合绝缘系统的研究。采用变压器油纳米添加改性技术,研究了纳米改性变压器油的制备方法,得到了纳米改性提高变压器油破坏特性的最佳配比,并对纳米改性变压器油在交流、直流、雷电冲击下的破坏特性和局部放电起始电压进行了对比研究。研究发现纳米改性可以提高在较大间隙下变压器油的击穿电压,并且能显著提高其局放起始电压,改善其雷电冲击下50%放电伏秒特性曲线。基于纳米粒子介质球在电场中的极化理论,研究了粒子表面极化电荷密度分布和产生的势阱,并指出纳米粒子界面对载流子的捕获和流注的阻挡作用是较大电极间隙下纳米改性变压器油绝缘性能提高的原因。研究结果说明了纳米改性对于变压器油纸绝缘系统的性能提高提供了新的可能途径。     

纳米粒子对变压器油中流注发展过程影响的仿真分析

为进一步了解纳米粒子对变压器绝缘油性能改进的影响机理,根据纳米粒子的作用机制,建立了纳米粒子改性变压器油的场致分子电离流注发展模型。模型中电子、正电荷、负电荷以及负极性纳米粒子的流体力学连续性方程和Poisson方程相互耦合。通过仿真获得并对比了纳米改性变压器油和纯油中流注发展过程中的电场、空间电荷、流注半径、流注发展速率等参数。结果表明:纳米粒子的存在降低了纳米油流注通道中电子的数量,从而增加了流注头部空间电荷密度,流注半径尺寸受到抑制,流注发展速率降低。最后从负极性纳米粒子的电荷分布特征,得出纳米改性变压器油绝缘性能提高的根本原因是纳米粒子对电子的捕获。     

TiO2纳米粒子粒径对油纸绝缘 流注特性的影响

为进一步了解纳米粒子对变压器油纸复合绝缘系统性能改性的影响机理,基于补光曝光法和阴影法,分别拍摄了标准正雷电冲击波下5 nm、10 nm、15 nm的球形TiO_2纳米油浸纸板(NPs)和纯油浸纸板(OPs)正、侧面流注发展过程。试验结果表明,与纯油浸纸板界面流注相比,三种TiO_2纳米粒子均抑制了正流注的发展速度,加快了消散速度;同时纳米粒子的添加使得界面流注分支变多呈现簇状,流注头部更倾于向油中发展,且纳米粒子粒径越小对油纸沿面绝缘性能的改性效果越好。其中,5 nm纳米粒子改性油浸纸板流注发展截止长度较Ops减小了32.6%。这是因为TiO_2纳米粒子的加入引入大量浅陷阱,一方面浅陷阱将吸附流注等离子区高速运动的电子而形成低速运动的负离子,加大了流注头部正负电荷复合的概率;另一方面浅陷阱间形成浅陷阱带,陷阱间距变小,电荷在浅陷阱带中传输,迁移率提高,抑制了空间电荷的积累,纳米粒子比表面积随粒径的减小而增大,浅陷阱量更多,改性效果更显著。     

TiO_2纳米改性变压器油中正流注测量与机理分析

利用纳米粒子进行绝缘改性能够提高变压器油的正极性冲击击穿性能,但是其改性机理善不清楚。为此基于阴影测试技术搭建了变压器油中流注测量平台,测量研究了正极性标准雷电冲击电压作用下TiO_2纳米改性前后变压器油中流注的产生和发展特性。研究结果表明,TiO_2纳米粒子提高了变压器油中正极性的流注起始电压,且能显著抑制正流注的发展。与纯油相比,TiO_2纳米油中正流注的直径大,流注分支多。据推测TiO_2纳米粒子引入的更多浅陷阱对电子捕获作用,以及流注分支之间的屏蔽作用导致前端电场强度降低,是TiO_2纳米油正极性冲击击穿电压提高的原因。     

油纸绝缘沿面放电及发展机理

相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。     

直流电压下油纸绝缘沿面闪络特性及数值模拟

变压器油纸绝缘沿面放电起始与发展的物理过程较为复杂,放电机理尚未明确.本文通过对油间隙放电针-板电极模型和油纸绝缘沿面放电针-板电极模型进行试验测量和数值模拟,获取并分析油间隙放电和油纸绝缘沿面放电在不同纸板厚度、不同沿面距离下的放电特性和放电机理.结果表明:直流电压下,油纸绝缘沿面闪络电压低于油间隙击穿电压的原因在于绝缘纸板的存在不仅改变了电场的分布,使针尖处平行电场分量增大,流注放电的起始电压降低,还阻碍了空间电荷的扩散,加剧电场畸变程度,提升流注的发展速度.另外,由于绝缘纸板的存在,油纸绝缘沿面放电流注的起始过程也不同于油间隙放电流注的起始过程,存在着流注通道向绝缘纸板贴合的过程.增大纸板厚度可使针尖处平行电场分量增加,流注放电的起始电压降低,流注的发展速度变缓,沿面闪络电压降低.油纸绝缘沿面闪络电压随沿面距离的增加而增大,其呈现非线性变化是由于流注在向自持放电阶段发展的过程中,受外施电压的作用逐渐减弱,空间电荷畸变电场的作用占主导地位.     

纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性

为寻求提高变压器油纸复合绝缘特性可能途径,开展了纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性研究。利用电介质频率响应法,对比测试了添加纳米改性前后油纸复合绝缘不同微水含量、在不同温度条件下,10^-4～10^-6Hz范围频率响应;建立基于Cole-Cole函数的弛豫模型分析实验结果,并通过最小二乘法拟合得到弛豫模型参数;分析小同微水含量及温度条件下添加纳米粒子对弛豫参数的影响。结果表明：所建立的弛豫模型能较好地反映油纸复合绝缘频率响应特性,弛豫模型参数能反映油纸复合绝缘状态的变化规律;添加纳米粒子引入了新弛豫机制,在低频及高频段,降低了油纸复合绝缘的介质损耗,在0．1～100Hz频率范围内却增大了其介质损耗,且随着温度升高及微水含量增加,影响越显著。     

介电常数和表面性能对沿面流注发展的定量影响

绝缘介质表面流注发展是沿面闪络中重要的物理过程,研究介质表面流注发展特性有助于揭示绝缘介质和流注放电之间的作用关系,加深对沿面闪络机制的认识。利用光电倍增管测量了绝缘介质表面的流注发展特性,其中被测绝缘介质是由两种厚度为5 mm的绝缘介质层层相叠组成的。通过改变被测试品中两种绝缘介质的体积,可以定量的估计绝缘介质的介电常数(容性)和表面性能对沿面流注发展特性的影响。试验中,测量了尼龙和聚四氟乙烯、复合绝缘材料和聚四氟乙烯两种组合试品的表面流注稳定传播电场和传播速度,发现绝缘介质表面性能对流注发展的影响很大。此外,3种绝缘介质中复合绝缘材料的表面性能最不利于流注的传播。     

TiO_2纳米粒子对油浸纸板沿面放电的影响

油纸界面处的沿面放电是油浸式变压器最为常见的局部放电形式之一。为了提高变压器油纸介质的界面绝缘强度,利用Ti O2纳米粒子对变压器油浸纸板进行改性研究。分别测量了干燥条件和潮湿条件下纳米改性前后油浸纸板的沿面放电起始电压(SDIV)和沿面闪络电压(CFV),发现干燥纸板条件下Ti O2纳米改性油浸纸板的SDIV和CFV是纯变压器油浸纸板的1.12倍和1.15倍。当纸板中的水分增加至4%时,油浸纸板的界面绝缘强度明显降低,但是Ti O2纳米改性油浸纸板的SDIV和CFV是纯油浸纸板的1.24倍和1.11倍以上。结果表明:Ti O2纳米粒子能够明显抑制油浸纸板,特别是高湿条件下油浸纸板沿面放电的产生和发展,提高油纸绝缘界面的绝缘强度。     

纳米改性变压器油制备与绝缘特性研究现状

目前纳米变压器油由于其高散热性和高绝缘性能受到越来越广泛的关注。以近年来纳米变压器油和纳米油纸复合系统的研究现状为基础,分析了纳米变压器油的制备及其导热性能和电气性能(如击穿、局部放电、老化、抗水分特性等),同时分析了纳米油纸系统的制备及其电气性能(如击穿、局部放电等),并分别介绍了目前常用的3种用于解释绝缘油介质和油纸复合系统介质中纳米颗粒改性机理的模型,最后提出了纳米变压器油领域后续研究需要关注的问题,即纳米粒子材料的选择,低成本、高性能纳米粒子的制备,纳米粒子对纳米油电导率和介质损耗的影响,纳米粒子对油纸复合系统的影响。     

东方绝缘技术的进步与展望

介绍了东方电机绝缘材料、绝缘结构、绝缘工艺和绝缘试验的技术进步,回顾了绝缘体系发展历程以及对未来绝缘新技术进行了展望。     

二滩水轮发电机绝缘结构的优化研究

论文对定子铁芯绝缘，罗贝尔线棒绝缘结构，主绝缘结构，定子槽部固定结构，转子匝间绝缘结构及极身绝缘结构等进行了优化研究，将优化研究结果应用到实际当中，获得良好效果。     

泵站电机的绝缘故障与绝缘寿命

在泵站,电机的绝缘故障是一个突出的问题。本文根据对湖北省15个市县29个泵站200余台电机的大量调查与部分电机的现场测试,研究了这些电机投运的气候特点与故障时间的关系;分析了故障原因及规律性;提出了部分电机在运行中出现的问题;列举了不同投运绝缘电阻对绝缘的不同影响;并结合泵站的运行特点,阐明了对泵站电机绝缘寿命评定的见解。     

二滩水轮发电机绝缘系统的特点

本文主要对定子铁心绝缘、Robel线棒绝缘结构、主绝缘结构、定子槽部固定结构、转子匝间绝缘结构及极身绝缘结构等进行了重点研究.使整个绝缘结构全部达到或超过了加拿大CGE公司的要求,跻身世界先进水平.     

六十万千瓦汽轮发电机绝缘研究

该文叙述了上海汽轮发电机有限公司首台 6 0 0 MW汽轮发电机的绝缘材料及绝缘结构 ,包括定子线圈的电磁线和线圈主绝缘、防晕结构 ,端部绝缘及固定件 ,转子线圈匝间绝缘、对地绝缘 (槽绝缘 )、引线绝缘 (径向和轴向导电螺杆绝缘 )等问题的研究。     

高压开关复合绝缘与固体绝缘结构技术的应用与发展

本文介绍了高压电器中绝缘结构的发展方向以及复合绝缘与固体绝缘在高压开关设备中的应用。     

大型预焙电解槽短路口绝缘故障分析

通过分析中铝青海分公司第三电解厂200kA大型预焙电解槽短路口绝缘情况,找出了连续5台电解槽短路口发生短路故障的原因,提出了科学有效的绝缘装置改造方案,并实施技术改造,消除了事故隐患,运行表明效果良好,保证了正常生产。     

关于绕组绝缘电阻的认识

文章叙及对绕组热态绝缘电阻、冷态绝缘电阻的理解。提出了最低绝缘电阻的推荐值。     

超高压电力变压器绝缘计算

本文对SFP400000/500超高压电力变压器的绝缘进行了仿真计算.对主绝缘电场的计算应用有限元法,计算时将主绝缘电场场域划分为三个子区域,得出了各区域中的电位分布和电场强度分布,并计算了相关的绝缘裕度,找出了绝缘的薄弱环节.对纵绝缘电场,建立了绕组在雷电过电压下的电路模型,分别计算了高、低压绕组在全波和截波作用下的电位分布和梯度分布,确定了梯度最大的油道,并计算了相应油道在的全波和截波下的绝缘裕度,为变压器绝缘设计和改进提供了理论上的参考依据.     

大型水轮发电机定子线棒绝缘厚度减薄研究

针对国内大型水轮发电机定子线棒绝缘与国外先进水平的差距,进行了长期的试验研究,完成了定子线棒绝缘厚度减薄的研制.减薄后的定子线棒绝缘达到了国外先进水平,满足了三峡发电机设计制造的要求.