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。     

电力变压器油纸绝缘热老化研究综述

综述了电力变压器油纸绝缘老化的研究现状,剖析了影响变压器油纸绝缘老化的各种因素。分析了变压器油纸绝缘热老化特征产物及规律,强调了水分对变压器油纸绝缘热老化的影响。分别总结了变压器油纸绝缘热老化的理化和电气特征量,并从微观形貌和分子动力学模拟层面探索绝缘纸内部纤维素的断链机理,从而讨论各种因素对绝缘热老化的影响机制。最后提出了电力变压器绝缘热老化领域后续关注的问题。     

换流变压器油纸绝缘的V-t特性试验研究

为研究换流变压器中油纸绝缘的直流特性,建立了一套高压直流试验系统,对油纸绝缘进行击穿电压与击穿时间的关系试验,即V-t特性试验.采用t×Vn C的模型对试验数据进行分析,得出了油纸绝缘V-t特性参数及试验规律.     

变压器油纸热老化特性的研究

对变压器油纸绝缘的老化性能进行了试验,对试验结果进行了分析.     

植物油纸绝缘加速热老化特性研究

开展植物油纸绝缘加速热老化实验,制备不同老化程度植物油纸绝缘样品,获取植物绝缘油酸值及含水量、绝缘纸含水量、聚合度等老化特性,研究植物油纸绝缘中热老化特性的变化规律。     

油纸绝缘变压器老化特征分析

目前,国内外学者对回复电压法做了大量的研究,但是还没有一个明确评估变压器油纸绝缘老化状态的方法。在理解介质极化特性的前提下,以变压器油纸绝缘极化等效电路模型为基础,仿真分析了回复电压特征量随极化等效电路参数(极化电阻、极化电容以及支路数)变化的规律。仿真结果表明,回复电压峰值的最大值、回复电压初始斜率最大值及主时间常数等可用来评估变压器绝缘状况。同时,等效电路模型的支路数也可辅助评估变压器的绝缘状况。最后对多台实际变压器进行测试分析,验证了上述特征量用于评估变压器绝缘状态是可行的。     

微量硫化物对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

针对变压器出现的硫腐蚀故障,利用添加不同浓度的二苄基二硫(DBDS)或十二硫醇的变压器油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在130℃下进行加速热老化实验,研究不同硫化合物对油纸绝缘系统热老化特性的影响。对实验过程定期取样,观察铜片表面颜色变化,并测量试品老化过程中绝缘纸聚合度、油中糠醛、油纸中酸值、油中微水质量分数以及油中溶解气体随老化时间的变化情况。研究结果表明,油中DBDS和十二硫醇浓度越高,绝缘纸降解速率和油中糠醛含量以及纸中酸值、油中水分的波动幅度越大,铜片腐蚀程度越严重,且铜片的腐蚀程度与氧气含量有关。添加十二硫醇的油样中,油中酸值随其浓度增大而增大;在添加DBDS的油样中,低氧时,油中酸值随DBDS浓度增大而增大,而高氧时,油中酸值随DBDS浓度增大先减小后增大。油中不同浓度的DBDS和十二硫醇对油纸绝缘系统老化产气特性表现为不同程度的促进作用。     

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。     

变压器油纸绝缘多因素联合老化特性

本文对变压器油纸绝缘模型进行了单因素及多因素联合老化试验,并对比分析了单因素及联合老化作用下油纸绝缘老化特性及介电特性变化规律,对变压器现场运行维护具有指导意义。     

单酯绝缘油纸绝缘系统的热老化特性研究

分别在老化温度为130℃及140℃、氮气及空气密封条件下对绝缘纸与单酯类绝缘油、矿物绝缘油组成的油纸绝缘体系进行热老化试验,并对比两种绝缘体系的热老化特性。结果表明：油纸绝缘老化后,单酯绝缘油中的酸值及水分含量均高于矿物绝缘油;氮气氛围条件下,在140℃时,单酯绝缘油相对矿物绝缘油能较大幅度的延长绝缘纸的老化寿命,但在...     

交直流复合电压下热老化油纸绝缘空间电荷特性

换流变压器阀侧绝缘长期承受交直流复合电压的作用。为了研究油纸绝缘在交直流复合电压下空间电荷特性,该文开展了油纸绝缘加速热老化试验,搭建复合电压下电声脉冲法空间电荷测量系统,测量交流、直流以及交直流复合电压下油纸绝缘内部空间电荷积聚和消散情况,并进一步计算得到油纸绝缘陷阱深度。研究结果表明,不同老化状态的油纸绝缘在交直流复合电压下均出现铝电极附近的负极性空间电荷积聚,老化的油纸绝缘由于正负电荷不同的注入迁移特性,在交流电压下同样出现负极性空间电荷积聚;随着老化时间的增加,油纸绝缘中积聚的空间电荷先减少后增加;与直流极化相比,交直流复合电压极化后老化油纸绝缘的平均陷阱深度更大。     

换流变压器油纸绝缘局部放电及电荷分布特性研究综述

油纸绝缘作为换流变压器(简称:换流变)阀侧绕组的主要绝缘形式,长期受到交直流复合电压、谐波以及极性反转等复杂工况的影响,其在电场、温度、水分等因素作用下易发生局部放电和空间电荷/界面电荷积聚,从而诱发绝缘介质劣化或击穿。为此从油纸绝缘局部放电及电荷分布特性两方面对国内外研究现状、研究热点和成果进行阐述,总结了不同电压类型、不同老化因素、不同绝缘位置等对油纸绝缘局部放电及电荷分布特性的影响规律,展望了油纸绝缘局部放电特性与机理的研究趋势,指出在极不均匀电场以及谐波、脉冲电压作用下的局部放电特性是未来研究的重点方向,并且需结合电荷分布试验/仿真/分子模拟从宏观和微观角度同时探究电荷分布与局部放电机理的内在联系。这些研究成果的总结可为基于局部放电特征的换流变在线监测技术以及换流变绝缘性能改进提供参考和借鉴。     

多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

为研究多重硫腐蚀对油纸绝缘系统热老化特性的影响,利用添加不同浓度二苄基二硫醚（简称为DBDS）、二苄基硫醚（简称为DBS）及十二硫醇（简称为DDM）的变压器新油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在140℃温度下进行了加速热老化实验,定期取样测试了相应特征参量。研究结果表明：腐蚀性硫不仅会腐蚀铜片,而且会对油纸绝缘系统的热老化产生一定的促进作用,其中多重硫腐蚀的促进作用不等于单一硫腐蚀促进作用的线性叠加;不同硫化物的组合中,DBDS与DBS的组合对油纸绝缘热老化的促进作用最强,会导致油中糠醛、水分、酸值等老化特征参量发生明显变化;硫醇的存在会导致油中糠醛的消耗,对油中糠醛质量浓度的增长起到明显的抑制作用。综上所述,相比单一腐蚀性硫,多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响机理更为复杂;使用油中糠醛质量浓度来评估老化状态的经验数据,在硫醇存在的绝缘油中并不适用。     

特高压换流变压器油纸绝缘交直流击穿特性及选型

作为特高压直流系统的核心设备,特高压换流变压器的国产化对我国特高压直流技术的发展具有重要的推动作用。针对特高压换流变压器的实际运行工况,基于不同油纸组合交直流击穿特性,对其油纸选型进行研究。试验结果表明:绝缘油的击穿电压随交流分量的降低而缓慢下降;油纸绝缘的击穿场强随着交流分量的降低而快速上升;油纸绝缘的性能主要由绝缘纸决定,绝缘油对油纸绝缘强度影响较小。从特高压换流变压器网侧与阀侧出发,同时考虑交流、直流电压在油纸复合绝缘中的分布特点,分析油纸选型需要考虑的因素,根据实验结果,最终得到KI-50X绝缘油与魏德曼DPE绝缘纸为最佳油纸组合。研究结果可为特高压换流变压器的制造提供相关数据参考。     

变压器油纸绝缘频域老化特性参数提取方法

为探索油纸绝缘介电损耗因数与其老化程度之间的定量关系,采用经典Davidson-Cole模型对油纸绝缘介电性能参量进行提取并对老化状态进行评估分析。需先对实测曲线进行非线性最小二乘法进行拟合,提取其中的特征参量β、τ、Δε。然后将Davidson-Cole模型中的特征参量与油纸绝缘聚合度建立函数关系,进而通过该定量关系评估绝缘纸板的老化状态。研究表明:将实验数据根据Davidson-Cole模型进行非线性最小二乘法进行拟合后,上述函数关系成立。其中随着老化时间增加,形状参数β与绝缘纸板聚合度成逆指数关系,且随着老化温度的变化,出现交叉的情况;松弛时间参数τ值与聚合度呈线性正比例关系,且随老化温度增加,斜率逐渐减小;Δε值与聚合度呈反比例关系在一定范围内Δε呈现出与温度相关性不大的特性。     

表征变压器油纸绝缘热老化程度的特征量研究

老化程度诊断和寿命预测一直是变压器绝缘诊断中的难点。通过对油纸绝缘材料进行加速热老化试验,测量不同老化阶段各化学特征量的大小,分析其随老化程度的变化规律,研究各特征量之间的关联性,最终提出一种基于特征量变化趋势的老化程度诊断方法。结果表明:随着老化程度的加深,纸的聚合度不断降低,油中糠醛、CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6含量不断增加,且各特征量变化表现出特定的趋势,根据该趋势可对油纸绝缘老化程度进行初步判断,为进一步开展变压器油纸绝缘材料老化研究提供了理论和试验基础。     

换流变压器阀侧套管油纸绝缘研究现状

换流变压器作为连接高压直流输电系统交流侧和直流侧的关键设备,其阀侧出线装置可靠性直接关系到电力系统的安全稳定运行。油纸绝缘作为阀侧出线装置的主绝缘,长期受到交/直流复合电场以及极性反转等复杂工况的影响,在受到电场、热场以及机械应力等多场耦合作用下易发生绝缘劣化积累空间电荷,而油纸绝缘介电参数和电导参数的不匹配也将使得界面电荷积累严重,导致沿面闪络或绝缘击穿,这也是目前换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构发展面临的严峻问题。本文综合国内外研究现状论述了换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘研究进展,分析了油纸绝缘在不同环境工况下电荷行为、局部放电和击穿特性,探讨了电场、温度、水分、老化等因素对其的影响,并对绝缘纸改性进行论述,展望了未来换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构改性的发展趋势。这些研究成果的总结能为油纸绝缘材料的发展、改善提供参考和借鉴。     

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...     

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01～100Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。