固体绝缘材料热老化电气特性的研究

油浸式变压器所用固体绝缘材料的介电常数大小和耐高温性能是影响变压器容量和尺寸大小的重要因素。本文选择了聚酯薄膜、聚碳酸酯、聚苯硫醚三种耐高温聚合物材料为试验对象,在130℃条件下进行了最长1 200 h的热老化试验,测试了各试样老化前及老化各阶段的介电谱(相对介电常数、介质损耗因数随温度变化特性)和击穿强度。测试结果表明,三种聚合物材料老化前后的相对介电常数值均比油浸变压器目前常用的绝缘纸板的小(更加接近变压器油),相应的介质损耗因数也远远低于绝缘纸板;聚苯硫醚和聚酯薄膜的相对介电常数和介质损耗在90℃附近明显增大,但聚碳酸酯的相对介电常数和介质损耗基本不变;在油中热老化后,三种聚合物材料的介电常数和介质损耗随温度变化的趋势与未老化的相似;在老化各阶段,聚酯薄膜、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料的工频击穿强度基本与热老化时间无关。综合聚酯薄膜、聚苯硫醚和聚碳酸酯三种聚合物材料热老化前后的介电特性变化情况,对比常用的绝缘纸板的特性,考虑到相对较低的介电常数与介质损耗因数和较高的击穿场强,聚碳酸酯是一种相对理想的有可能用来替换常用绝缘纸板的替换材料。     

热老化对干式变压器环氧树脂介电性能的影响

根据常见的干式变压器环氧树脂配方,制作了环氧树脂试样,在100、130、160℃下进行热老化试验,测试试样的介电性能,研究介电常数及介质损耗随老化时间与老化温度的变化规律。结果表明:随着老化时间与温度的增加,试样在相同电场频率下的介电常数与介质损耗因数增大;随着老化时间的增加,试样的电气强度随着介质损耗因数的增加而降低,环氧树脂的绝缘性能降低。     

降温过程中微水对变压器油介电性能的影响

作为大型变压器的主要绝缘形式,变压器油的介电性能直接决定了变压器能否稳定运行。为了探寻降温过程中微水对变压器油介电性能的影响,以45号变压器油为研究对象,利用自行搭建的高压低温实验平台,研究了-50~20℃范围内初始微水含量、空间位置及平均降温速率对变压器油介电性能的影响。研究结果表明:初始微水含量相同时,变压器油的电导率、相对介电常数和损耗因数按空间位置自上到下依次增加,同一空间位置变压器油的电导率、相对介电常数,损耗因数随平均降温速率增大而增大。上述现象表明降温过程中微水的存在会导致变压器油介电性能劣化,所以为确保低温环境下变压器稳定运行,应严格控制变压器油中的水分含量。     

用多参数研究变压器油的热老化

以常用的老化参数（介质损耗因数、酸值、电导率、表面张力）和油流带电电荷密度这个新参数研究变压器油的热老化。试验结果表明,这些参数与油的热老化程度有很大的关系。而且油流带电电荷密度与介质损耗因数和电导率有一定的相关性。     

变压器用矿物绝缘油的带电度与油中腐蚀性硫浓度的相关性分析

为深入研究矿物绝缘油的带电度和油中腐蚀性硫浓度之间的相关性,在120℃条件下对含有不同质量浓度腐蚀性硫的油样进行了一系列开口和闭口热老化实验。对老化油样的带电度、介质损耗以及酸值等参数分别进行测量;并采用加压差示扫描量热法(PDSC)对油样进行了进一步实验。结果发现:在闭口(弱氧环境)实验条件下,变压器油的带电度、介质损耗以及酸值均随着老化时间及油中腐蚀性硫浓度的增加而逐渐增大;但在开口(空气环境)实验条件下,变压器油的带电度随着油中腐蚀性浓度的增加呈先减小后增大趋势,其介质损耗和酸值也具有类似变化趋势。此外,腐蚀性硫(二卞基二硫)在绝缘油中具有一定的天然抗氧化性。     

热老化对变频牵引电机电磁线绝缘电性能影响的研究

为研究牵引电机电磁线线圈绝缘的降解影响因素,将电磁线在300℃下进行热老化试验,分析其介质损耗因数、电容、电流增量、绝缘电阻及击穿电压等电性能随老化时间的变化规律。结果表明:试样的介质损耗因数、电容和电流增量随热老化时间的延长呈增大趋势,绝缘电阻呈减小趋势,击穿电压变化不明显,不能用剩余击穿电压等效其剩余寿命,而诊断指数可以作为评判电磁线老化程度的一个新参数。     

光纤护套材料对变压器油热老化特性影响研究

为研究内置传感光纤在热老化环境下对变压器油绝缘体系的影响,设计了130℃下普通裸纤、耐温PVC紧套光纤和ETFE紧套光纤在绝缘油中的加速热老化试验,对比分析了老化过程中绝缘油的微水含量、酸值、油色谱、体积电阻率和介质损耗因数老化特征参量的变化趋势。结果表明:普通裸纤会加速油的老化,耐温PVC紧套光纤在油中稳定性较差,ETFE紧套光纤的抗老化效果明显。增加ETFE护套可有效延缓含纤油样中微水含量和酸值达到标准规定的不合格上限的时间;老化末期,含普通裸纤油样的介质损耗因数和体积电阻率分别为含ETFE油样的2.75倍和0.305倍;含ETFE油样中的总烃含量、氢气含量和CO_2与CO比值分别为含普通裸纤油样的30.5%、70.1%和60.7%。虽然增加ETFE材料使得油的微水含量、酸值和油色谱与纯油样相比略有劣化,但对油的整体绝缘性能影响并不严重,适合作为光纤护套材料应用于变压器内部安装测试。     

干式变压器环氧树脂热老化特性研究

为了研究干式变压器中环氧树脂在高温环境中的老化特性,将环氧树脂试样放置于100、130、160℃下的热老化环境中进行试验,对试样分别进行了质量损失、交流击穿电压与介电特性测试,并研究了质量损失率、击穿电压及介电特性等3个特征量随老化时间及老化温度的变化规律。结果表明:老化时间、温度的增加,都会使试样质量损失率、介电常数、介电损耗增大;随着老化时间的增加,击穿电压呈现增加—减少—增加—减少—增加的变化趋势,且其变化幅度随着老化温度的增加而增加。高温环境下,环氧树脂试样的分子链发生断裂而产生氧化分解,导致试样质量与击穿电压降低,试样中偶极子浓度和极化损耗增加导致介电常数与介电损耗增大。在介质损耗角正切值与质量损失率增大的过程中,试样击穿电压迅速降低,为采用质量损失、介电损耗等非破坏性试验获得的参量判断干式变压器绝缘状态提供了依据。     

绝缘封装用环氧树脂固化物的湿热老化特性

环氧树脂容易受到湿热环境的侵蚀而发生绝缘性能劣化,进而直接影响电力系统运行的安全性与稳定性.为明确环氧树脂材料在湿热环境下的介电性能变化趋势,该研究对环氧树脂固化试样进行湿热老化实验,探究老化温度对其介电性能的影响规律,并对湿热老化机理进行分析.实验结果表明:环氧树脂试样在湿热老化后因吸湿出现质量增加,水分子对环氧树脂基体的塑化作用使其玻璃化转变温度降低.湿热老化后环氧树脂的体积电阻率下降,而相对介电常数和介质损耗因数增大,低频区尤为明显.用瓦格纳热击穿理论解释了环氧树脂试样击穿现象,相对介电常数和介质损耗因数增大都会导致环氧树脂的工频交流击穿强度下降.湿热老化温度升高加速了环氧树脂的吸湿进程,使其平衡状态的吸湿量增大,造成介电性能进一步下降.     

油老化对变压器油纸绝缘频域介电谱的影响

为研究变压器油老化对油纸绝缘频域介电谱的影响,以便准确地评估变压器油纸绝缘老化状态,对变压器油进行加速热老化,获得3组不同老化程度的变压器油试样。采用3组油样分别对新绝缘纸进行充分浸渍,得到3组油老化程度不同的油浸纸试样。对每组试样进行频域介电特性测量,获得油浸纸试样介电参数的频域介电谱,研究油老化对变压器油纸绝缘频域介电特性的影响。结果表明:油老化严重时,油纸绝缘的复电容实部(C′)增大,虚部(C″)和介质损耗因数(tanδ)在较低频率范围受变压器油老化的影响显著,且随着油老化的加重而增大,而在较高频率范围的影响较小。     

植物油纸绝缘的介电与热稳定性能

植物绝缘油是一种新型高燃点、可再生、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油的优良替代品.介绍植物绝缘油的实验室制备方法与植物绝缘油的基本电气及理化性能,分析植物油纸试样的工频击穿电压、介质损耗因数、介电常数等介电性能,并采用热重分析法研究油纸的热稳定性.试验与分析结果表明:植物油纸击穿电压高于矿物油纸击穿电压,植物油纸的介电常数和介质损耗因数与温度呈指数关系,其相对介电常数高于矿物油纸,而介质损耗因数与矿物油纸基本一致,植物油纸热稳定性比矿物油纸更高.     

绝缘纸对天然酯和矿物油热老化特性的影响

本研究选取矿物油-纸、天然酯-纸、矿物油与天然酯4种样品在140℃下进行1 640 h加速热老化试验,重点分析4种油样在不同老化阶段的酸值、介质损耗因数的变化规律,并对比老化油和纸的外观变化情况,来综合对比老化过程中绝缘纸的参与对不同绝缘油的性能影响差异。结果表明：无绝缘纸的老化油样酸值、介质损耗因数和老化程度都高于有绝缘纸的油样,有无绝缘纸的情况下天然酯的老化差异性相比矿物油要小一些,对于酸性物质容纳能力优于矿物油,并可以在一定程度上延缓绝缘纸的老化。     

热老化对220kV硅橡胶电缆接头绝缘材料介电性能的影响

以220 kV硅橡胶电缆接头绝缘材料为研究对象,在175℃、225℃下进行加速热老化试验,并对不同热老化试样的相对介电常数、介质损耗因数及电气强度等进行测试,研究热老化对硅橡胶材料介电性能的影响。结果表明:热老化过程中硅橡胶试样的相对介电常数逐渐增大。受热老化对硅橡胶试样电导及松弛过程的影响,试样的低频损耗及松弛损耗随着老化温度的升高和老化时间的增加而逐渐增大,而高频损耗变化不明显,但均大于未老化试样。试样在热老化过程中随老化时间的延长,电气强度逐渐下降,老化后期绝缘性能劣化。     

低温下水分含量对天然酯绝缘油介电特性的影响

为研究低温下水分含量对天然酯绝缘油介电特性的影响,搭建了低温试验平台,在-15～5℃温度区间内对不同水分含量天然酯绝缘油进行交流击穿试验、直流击穿试验和工频介电特性测量。结果表明:低温下天然酯绝缘油的击穿电压随着温度的降低呈现出先减小后增大的趋势,其中直流击穿电压小于交流击穿电压,随着水分含量的增加,交、直流特性曲线逐渐接近;低温条件下水分的形态变化会影响天然酯绝缘油的介质损耗因数,随着温度的降低,天然酯绝缘油的介质损耗因数呈现先增大后减小的趋势,并在-5～0℃内出现极大值,但在低含水量时温度对其介质损耗因数影响不大,水分的存在会增大天然酯绝缘油的介电常数,而温度变化对天然酯绝缘油的介电常数影响不大。     

含水量对变压器油介电性能影响的研究

变压器油是油浸式变压器内部重要的液体绝缘介质,油中含有的水分会影响变压器油的绝缘性能。文中通过搭建测试平台,对不同温度下含水量对变压器油的电阻率及频域介电特性的影响进行测试研究。研究结果表明:变压器油的电阻率随温度的增大而减小,随含水量的增大呈现指数下降趋势;水分对变压器油的介电常数和介质损耗因数的影响主要反映在低频段。在低频范围内,变压器油的相对介电常数和介损因数随频率增加而减小,随温度和含水量的增大而增大。因此,利用低频段的相对介电常数和介质损耗因数变化可间接对变压器油中的含水量进行诊断。     

高压IGBT封装硅凝胶材料高温和热老化绝缘特性研究

在高压IGBT器件中，新兴的宽禁带半导体芯片逐渐代替了传统的硅基半导体芯片，其高功率密度特性会导致电力电子模块的工作温度急剧上升。硅凝胶作为高压IGBT器件的封装用绝缘材料，其绝缘性能面临高温和热老化的挑战。为了研究高温和热老化对硅凝胶材料热稳定性和绝缘性能的影响，本文基于硅凝胶材料的高温试验与热老化试验，测试了高温和长期热应力作用对硅凝胶材料介电性能、体积电导率和击穿强度的影响，对硅凝胶的高温特性和热老化特性进行分析。结果表明：随着温度的升高，硅凝胶的复介电常数实部降低、介质损耗增加、直流电导率升高、击穿强度降低；随着热老化时间的增加，硅凝胶的复介电常数实部增加、介质损耗先减小后增大、直流电导率先增大后减小、击穿强度降低。     

超高压变压器油中酸类物质的生成规律和变压器热老化状况分析

为了防止变压器突发性恶性事故发生,探寻更为准确地评估超高压变压器油纸绝缘老化状态和预测变压器剩余寿命的方法意义重大。为此,在130℃下进行了变压器油纸绝缘加速热老化实验,同时跟踪测定变压器油中的酸值、糠醛含量和介质损耗因数,分析模拟老化条件下生成酸类物质的规律,并与变压器老化特征量糠醛和油介质损耗因数的变化规律进行了对比分析。实验结果表明:在变压器油纸绝缘热老化过程中,老化生成酸性物质的反应分为反应诱导阶段和反应发展阶段。在老化反应进入诱导阶段后期,油中糠醛的含量下降,此后,油中的糠醛含量便不能正确反映变压器纸绝缘的老化状况。在老化反应的发展阶段,其反应速率常数是诱导阶段的约5~11倍。老化过程中变压器油中酸值的变化和介质损耗因数的变化具有良好的相关性,生成酸类物质反应速率的快速增加,与变压器油的绝缘性快速下降相一致。结果初步表明跟踪测定变压器老化过程油中酸值的变化,可更为准确地评估变压器油纸绝缘的老化。     

几种植物绝缘油的抗氧化性能研究

选取3种精炼处理后的植物绝缘油样品与库柏FR3变压器油一起进行周期为28 d的老化试验,测试各阶段的击穿电压、介质损耗、微水和酸值。结果表明:植物绝缘油经过老化之后其理化和电气性能都会出现不同程度的劣化,油样变质;不同种类的植物绝缘油的老化程度出现差异,以市售大豆油为原料制得的植物绝缘油的抗氧化性能与库柏FR3变压器油相当。     

油老化对油纸绝缘时域介电特性影响的实验研究

为了研究绝缘油老化对变压器油纸绝缘时域介电特性测量结果的影响,以更准确地分析和评估油纸绝缘老化状态,对油浸纸试品进行加速热老化,获取3组不同老化程度的变压器油试样并分析其理化参数。对新绝缘纸试品进行真空干燥,然后使用3组油样分别对干燥的纸样进行充分浸渍获得3组油老化状态不同的油浸纸试品。对每组油浸纸试品进行极化去极化电流(polarization and depolarization currents,PDC)测量,分析油老化引起的油纸绝缘时域介电特性变化。结果表明,变压器油老化后,油中微水含量、酸值、介质损耗因数显著增大,pH值、电阻率减小;油浸纸试品的极化、去极化电流增大,电导电流增大且需要较长时间达到稳定值;试品绝缘电阻R60和吸收比Ka减小。     

变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性研究

对比测量了不同运行年限的变频牵引电机的定子绕组绝缘诊断参数,包括绝缘电阻、介质损耗因数、局部放电起始电压(PDIV)、剩余击穿电压等特征参数,以及沿绕组不同部位的绝缘材料取样进行了热失重分析(TGA)来研究绝缘老化特征。介电性能测量结果表明,与新电机相比,运行后定子绕组的绝缘介电性能有不同程度的下降,出槽口附近绝缘的老化程度高于槽内。TGA分析结果表明,使用了长达10年的牵引电机定子绕组绝缘性能略有下降,且线圈下层边的绝缘老化比上层边明显。