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。     

植物绝缘油大间隙下的雷电冲击和直流击穿特性研究

我国自主研发生产的植物绝缘油目前只应用在最高电压等级为35 kV的变压器中,缺乏国产植物绝缘油大间隙下击穿特性的试验数据支撑是限制其应用于更高电压等级变压器中的重要原因。本研究对比了进口、国产植物绝缘油和国产矿物绝缘油在雷电冲击电压和直流电压下的击穿特性。结果表明:国产植物绝缘油与进口植物绝缘油具有相似的雷电冲击和直流击穿特性。正极性下,植物绝缘油小间隙下(25 mm)的击穿电压与矿物绝缘油相当甚至优于矿物绝缘油,但大间隙下矿物绝缘油的击穿电压优势更明显,此外,绝缘油在直流和雷电冲击电压下的击穿电压没有明显差异。负极性下,矿物绝缘油的击穿电压始终高于植物绝缘油,并且绝缘油的直流冲击击穿电压明显高于雷电击穿电压。     

油中碳颗粒对交直流复合电压下绝缘油击穿特性的影响

通过搭建交直流复合加压实验平台,测试了不同碳颗粒浓度、粒径与电压类型(交流、直流与交直流复合电压)下绝缘油击穿电压的变化情况,分析了绝缘油中碳颗粒以及外施电压类型对绝缘油击穿特性的影响规律。结果表明:含碳颗粒绝缘油的击穿电压近似符合Weibull分布;外施电压类型对绝缘油击穿电压影响明显,绝缘油击穿电压按交流电压、交直流复合电压、直流电压顺序逐渐降低;随着绝缘油中碳颗粒浓度与粒径的增加,绝缘油的击穿电压逐渐降低;分析表明碳颗粒在绝缘油中形成碳颗粒小桥是影响绝缘油击穿电压变化的关键因素。     

酯类绝缘油在直流电压下的击穿特性研究

本文对比研究了酯类绝缘油及矿物绝缘油在中小间隙下极不均匀场中的正负极性直流击穿电压,并与雷电击穿电压进行对比分析。结果表明：酯类绝缘油的直流击穿电压低于矿物绝缘油,负极性直流击穿电压在小间隙下低于雷电击穿电压,但在中间隙下高于雷电击穿电压。     

颗粒属性对矿物绝缘油直流击穿特性的影响差异及原因分析

换流变压器是超高压/特高压直流输电工程中重中之重的设备。目前,绝缘油中杂质颗粒成为威胁在运换流变压器可靠运行不容忽视的因素。该文首先通过试验研究了不同浓度和不同尺寸的纤维颗粒、金属铜颗粒、纤维与铜混合颗粒对矿物绝缘油直流击穿场强的影响规律,然后联合运用颗粒动力学模型及颗粒积聚模型仿真分析了杂质颗粒在油中的积聚行为及颗粒积聚对电场分布的影响,揭示了颗粒属性对矿物绝缘油直流击穿特性的影响差异及原因。结果表明:颗粒属性决定着绝缘油直流击穿电压变化规律,含单纯纤维或铜金属颗粒油品的直流击穿电压随颗粒浓度增加总体上呈线性递减的趋势,含纤维和金属混合颗粒油品的直流击穿电压随着铜颗粒浓度的增加呈指数衰减的趋势;金属颗粒对油品绝缘性能的劣化程度大于非金属纤维颗粒,混合颗粒对油品绝缘性能的劣化程度大于单一颗粒,纤维颗粒粒径的增加进一步降低了油品直流击穿场强。试验和仿真结果一致表明,直流电场分量作用下油中颗粒积聚成桥,大幅度提升了油品的电导率,导致油中电场分布出现显著畸变。与无预压模式下直流击穿电压相比,直流预压模式下形成的颗粒积聚导致油品直流击穿场强显著下降,下降幅度超30%。     

谐波电压对变压器绝缘纸击穿电压的影响研究

采用普通绝缘纸与环烷基矿物绝缘油进行了不同温度下绝缘纸击穿电压试验,分析了各温度下绝缘纸击穿电压随谐波的次数与含量的变化规律。     

乙丙橡胶绝缘电缆在直流电压和冲击电压下的电气击穿

用直流、冲击或叠加直流偏压的冲击电压来研究三种乙丙橡胶绝缘料的电气强度。为了探讨直流和冲击场强是否受硫化残余物的影响,在硫化后的不同时间里进行了击穿试验。不同电压的直流预应力对冲击场强有很大影响,而与其持续的时间似乎没有影响。施加电压的方式明显地影响击穿数值,用逐级升压的方法所测得的击穿场强是低于高峰值单次冲击电压所得值。这特性对两种不同极性的直流预应力都适用。最后,研究了多次冲击放电对直流电压作用下电缆的长期性能的影响,还研究和讨论了电缆长度、暂态电压和电缆击穿之间的相互关系。     

全火焰条件下植被燃烧特征量对导线?板间隙击穿特性的影响

近年来,输电线路走廊山火频发严重威胁电网的安全稳定运行。选取了山火条件下易引发线路跳闸的典型植被,对其燃烧特性和全火焰条件下导线-板间隙的交直流击穿特性开展了试验研究,并提取了热释放速率、火焰温度、高度和电导率等燃烧特征量,分析了燃烧特征量对全火焰条件下间隙击穿特性的影响机制。结果表明,不同植被类型火焰对间隙击穿特性的影响差异较大,尤其在杉树枝火焰下,导线-板间隙的工频击穿电压和直流正极性击穿电压分别下降为纯空气间隙的10%和6%左右;间隙击穿电压存在明显极性效应,直流正极性下间隙的击穿电压低于直流负极性;植被火焰的电导率是间隙绝缘强度下降的主要原因,其次为热释放速率和火焰高度,火焰温度的影响较小。     

交直流复合电压中直流分量对油纸绝缘放电缺陷产气特性的影响

运行中的换流变压器内部绝缘同时承受交、直流电压的作用,其产气特性与交流变压器有一定区别。为此,采用典型柱板电极模型,对交、直流复合电压下,油纸绝缘放电缺陷各发展阶段的油中溶解气体量、产气速率和气体组分进行了试验研究。研究结果表明:交直流复合电压中直流分量比例越高,由开始放电到击穿的时间越长、放电能量、产气量、产气速率越低;可根据产气速率将放电缺陷划分为起始阶段、发展阶段和临近击穿阶段。复合电压中的直流分量越高,放电起始阶段油中分解CH4的体积分数烃类气体与总烃的体积比)越高(50%),C2H2的体积分数越低(45%),此特性为复合电压下油纸绝缘放电缺陷的早期故障诊断提供了依据。     

特高压换流站直流滤波电容器故障分析研究

针对常发的直流滤波器用直流电容器损坏事故,本文对特高压换流站直流滤波电容器事故的机理和原因进行深入的研究,对电容器单元进行了外观和电性能测试、绝缘油色谱试验、电容量介质损耗测量.对解剖后的电容器元件绝缘包封、电容器元件不同温度下直流电压击穿、聚丙烯薄膜不同温度下交直流电压击穿、铝箔等进行了研究试验.通过对故障和完好电容器对比试验研究,发现所测电容器的部分生产工艺和注油工艺不佳造成运行中电容器不稳定,而电阻过于集中,导致电阻器表面绝缘介质过热,容易发生击穿故障,研究结果对提高该类型电容器的运行可靠性具有重要意义.     

现役交流XLPE电缆绝缘切片试样的交、直流耐压性能对比

为升级输电线路的传输能力,可将现役交流XLPE电缆线路改为直流运行,但仍缺乏改造方案设计的统一标准或规范。因而对1根投运7年的YJV22-8.7/10 kV-3×185 mm~2电缆进行绝缘环切,在相同条件下对切片试样进行交流及直流电压下的连续和逐级升压击穿试验。结果表明:升压速率为2、0.5、0.1 kV/s的连续升压击穿试验中,升压速率对试样的交流平均击穿场强影响很小,而对直流击穿场强影响较大;时间步长为2、6、15 min的逐级升压试验中,随着时间步长的增加,交流击穿场强略有降低,而直流击穿场强显著增大。随着电压施加时间的增加,交流击穿场强下降,而直流击穿场强反而增大,这导致直/交流击穿场强比值持续增大,由1.33增大至3.73。以击穿场强的95%置信下限值为基础,推导可获得XLPE绝缘试样的交、直流1 h击穿场强分别为89.50 kV/mm及247.55 kV/mm,而反幂定律中的电老化寿命指数拟和值为17和-11.51。在高压短时击穿试验范围内,试样的直流耐压性能随时间变化不符合传统电老化寿命定律,这可能与空间电荷效应的时间依赖性有关,需要后续研究进一步确认;同时也说明基于薄试样、高电压、短时间的击穿试验数据无法有效反映直流绝缘的长期电老化性能,不能直接用于XLPE直流电缆的绝缘结构设计。     

关于变压器油击穿电压试验的几个问题

对两种国家标准和行业标准推荐的绝缘油击穿电压测定方法进行了比较，对目前这些标准的执行现状进行了分析，并对试验方法提出了一些改进的建议。从绝缘油的击穿机理出发，分析了影响绝缘油击穿电压测定值准确度的主要因素，以及判断击穿电压测定值精密性和准确性的原则。     

高能X射线辐射对变压器油绝缘性能影响

为了将X射线数字成像技术引入到变压器的无损检测中,需要确定X射线对变压器中绝缘油有无影响。本文是变压器绝缘油在高频X射线机最高能量和不同时间的照射下绝缘油击穿电压及带电倾向性变化情况。初步试验结果表明,在高能量下,X射线的辐射对变压器油的击穿电压没有影响,而会造成其带电倾向性发生较大幅度的变化。     

正极性纳秒脉冲电压下天然酯绝缘油的击穿特性和发射光谱

天然酯绝缘油具有优异的电气绝缘性能,是油浸变压器和脉冲功率装置的良好绝缘介质。为了研究天然酯绝缘油在正极性ns脉冲电压下的绝缘特性,考察了针-针电极结构下针电极曲率半径、电极间距对天然酯绝缘油击穿电压的影响以及油中水分体积分数、油温与天然酯绝缘油击穿电压的关系。并利用发射光谱技术对天然酯绝缘油中放电特性进行了光谱诊断。实验结果表明:天然酯绝缘油击穿电压随电极间距的增大而升高,且相同电极间距下其击穿电压随针电极曲率半径的增大而升高;油温升高对天然酯绝缘油击穿电压影响不明显;随着水分体积分数增加,天然酯绝缘油、25号变压器油击穿电压均有所降低,但天然酯绝缘油击穿电压始终高于25号变压器油。天然酯绝缘油击穿发射光谱诊断表明:C原子在击穿过程中表现活跃,在光谱中观察到多条特征谱线;而H原子只发现了1条特征谱线。     

国内文摘与专利

<正>极性反转电压下油纸复合绝缘击穿机理初步探讨/王永红;高自伟;朱学成;等/中国电机工程学报,2015(13)为解决换流变压器阀侧主绝缘所面临的击穿问题,探讨了极性反转电压下油纸复合绝缘的击穿机理。利用平板电极模型,在极性反转、台阶升压直流和缓慢升压直流3种电压类型下,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘3种样品进行了击穿电压试验研究。测量了极性反转电压下流过3种样     

TiO2纳米改性植物绝缘油的流注发展特性研究

植物绝缘油的燃点较高,且环保性较好,但击穿电压相对矿物绝缘油较小。使用纳米粒子对植物绝缘油进行改性,能够提升植物绝缘油的击穿电压。本研究通过对不同体积分数的TiO2纳米改性植物绝缘油进行雷电冲击击穿电压测试,同时对击穿过程中流注的产生、发展、结束过程进行拍摄,观察原油与纳米改性植物绝缘油的流注发展形貌,分析TiO2纳米...     

低温下硅橡胶直流击穿特性变化规律研究

为了研究硅橡胶绝缘材料低温环境下直流击穿特性的变化,采用恒温试验箱对硅橡胶材料进行低温冷冻,利用球球电极与棒板电极模拟不均匀电场,试验测定不同温度下、不同氢氧化铝含量硅橡胶材料的直流击穿电压随温度的变化规律,分析了其中的原因机理,并测量了体积电阻率。试验结果表明:随着温度的降低,硅橡胶材料的直流击穿呈现出先增大后趋于稳定的特性;在相同的低温处理下,氢氧化铝质量分数为130%的硅橡胶样品具有最大的直流击穿电压;施加正极性直流电压时,硅橡胶绝缘材料的击穿电压略小于施加负极性直流电压时的击穿电压。     

新型抗老化混合油-纸板绝缘热老化特性

为了促进混合绝缘油向变压器中推广应用,研究了可大规模批量化生产的新型抗老化混合绝缘油制备方法,并将该绝缘油与矿物油分别与绝缘纸板组成油纸绝缘进行130℃加速热老化实验,对比分析了其老化产物及介电、击穿特性。结果表明:新型混合绝缘油性能基本满足国标GB 2536—2011要求,并能延缓油纸绝缘的老化;不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的击穿电压大部分高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板,老化初期两种绝缘纸板击穿电压随温度的升高逐渐降低,老化后期两种绝缘纸板击穿电压随着温度的升高先降低再升高;不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的介电常数和两者介电常数比高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板,说明新型混合绝缘油提高了绝缘油和绝缘纸板电场分布均匀性,有利于变压器制造的小型化。     

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。     

界面接触状态和温度对电缆附件界面击穿电压和形态特性影响研究

由于电缆接头界面易产生沿面放电，进而引发绝缘故障，使其成为电力电缆系统中最为薄弱的环节。本文研究了不同界面粗糙度、压强及温度对硅橡胶/聚乙烯双层介质界面交流击穿电压的影响，并对击穿后的界面放电通道进行分析。结果表明：常温下界面击穿电压与界面粗糙度有关，界面光滑程度越高，界面击穿电压越高，且界面碳化区域越小。界面压强越大，界面击穿电压越高，而界面碳化区域呈先增大后减小的趋势。随着温度升高，界面击穿电压呈下降趋势，但高温下的击穿电压并未显著下降。此外，界面碳化区域随温度的升高呈先增大后减小的趋势，不同温度下界面接触状态变化是影响其特性的主要原因。电缆附件界面状态对界面击穿特性有着重要影响，故在电缆使用和维护的过程中应特别注意。