天然酯绝缘油与矿物绝缘油混合特性

在天然酯绝缘油的众多应用场景中,使用天然酯绝缘油更换矿物绝缘油对在役老旧变压器进行延寿的技术在国内外受到广泛关注。换油过程中变压器中的残余矿物绝缘油不可避免地会与新添加的天然酯绝缘油混合。本研究将天然酯按体积分数 0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 与矿物绝缘油混合,...     

天然酯绝缘油变压器技术发展及应用概况

天然酯绝缘油变压器是采用新型环保绝缘液体的设备,与常规矿物油变压器相比,具有生态友好、防火安全、绝缘寿命长、负载能力强等优点。但由于天然酯绝缘油和矿物绝缘油存在部分电气、理化性能的差异,所以天然酯绝缘油变压器的设计、制造、试验、运维、故障诊断等方面需要进行适当调整。本文综述了天然酯变压器的特点及关键技术、国内外应用概况,并对天然酯变压器技术发展方向进行了展望。     

天然酯绝缘油在变压器中的应用研究与探讨

本文分析了天然酯绝缘油的基本特性，介绍了一台采用天然酯绝缘油的110 kV油浸式变压器在电气结构设计、绝缘油工艺处理等方面的基础研究结果，并与同等级的矿物绝缘油变压器进行对比，对天然酯绝缘油在电力变压器中的应用进行了探讨。结果表明：当天然酯绝缘油应用于110 kV及以下电压的变压器时，电气结构设计原则可参照矿物绝缘油变压器标准。使用天然酯绝缘油时绝缘件的浸渍处理和密封胶垫的选用与使用矿物绝缘油时有较大差异。天然酯绝缘油在贮存与运输过程中要避免与空气接触，防止氧化。天然酯绝缘油的运动黏度对变压器的温升影响明显，结构设计时要进行相应地修正。基于天然酯绝缘油的优异特性，其在电力变压器领域具有广阔的应用前景。     

110 kV环保型天然酯绝缘油变压器绕组的温度场分析

油浸式电力变压器是电网系统重要的电力设备之一,其冷却介质以绝缘油为主。目前,矿物绝缘油的应用较为广泛,但存在不易降解、泄漏后危害环境等缺点。天然酯作为一种新型变压器用绝缘油,能够避免上述问题,同时带来更为优异的电气性能,是一种更为理想的绝缘冷却介质。然而天然酯绝缘油与矿物绝缘油在机械特性及电气特性上存在较大差异,其对变压器结构设计及绕组散热的影响仍有待深入研究。文中以一台110 kV电压等级的天然酯绝缘油变压器为研究对象,基于有限元方法对变压器绕组的温度场分布进行计算。在此基础上进一步分析了天然酯与矿物油对变压器绕组散热的影响,为大容量天然酯绝缘油变压器的设计提供了有益的参考。     

天然酯绝缘油对电力变压器绕组温升及过负载特性的影响

通过建立110kV电力变压器二维流固耦合模型,采用有限体积法对比分析天然酯绝缘油和矿物绝缘油电力变压器绕组的温升特性,然后通过实验对计算方法的正确性进行验证,同时对比分析两种绝缘油在同一变压器中的绕组过负载特性。结果表明：天然酯绝缘油变压器绕组温升略高于矿物绝缘油变压器,二者热点温升相差4.7℃,但天然酯绝缘油可提高变...     

天然酯替代矿物油的配电变压器设计与仿真

采用有限元容积法进行自然油循环天然酯配电变压器的温度场特性分布仿真设计分析。计算表明,通过加宽油道,可以使R型天然酯和常规矿物绝缘油温度场分布与热点温升几乎一致,制造的天然酯配电变压器样机试验结果验证该方法满足工程设计要求,并对天然酯代替矿物绝缘油的配电变压器设计中的有关经验系数进行探讨。     

油溶性聚倍半硅氧烷提升天然酯绝缘油抗氧化性能

天然酯绝缘油是一种可再生的环保液体电介质,已广泛应用于配电变压器。然而,天然酯绝缘油抗氧化性能较差,限制了天然酯绝缘油的应用范围。为了提升天然酯绝缘油的氧化安定性,制备了纳米聚倍半硅氧烷改性的天然酯绝缘油,通过试验和分子动力学模拟研究了聚倍半硅氧烷对于天然酯绝缘油抗氧化性能的影响规律。高压差示扫描量热法起始氧化温度试验结果表明:聚倍半硅氧烷可显著提升天然酯绝缘油的氧化安定性。添加剂质量分数为0.25%时,天然酯绝缘油的起始氧化温度达到208℃。计算了不同温度下聚倍半硅氧烷对天然酯绝缘油活化能的影响规律,研究了氧气分子在聚倍半硅氧烷改性天然酯绝缘油中的扩散特性。结果表明:聚倍半硅氧烷可提升天然酯绝缘油分子的氧化稳定性,有效阻止天然酯绝缘油中氧气的扩散,相同温度下氧气的扩散系数最大下降了50%。     

基于热点温度模型的高过载配电变压器绝缘油安全性能研究

基于《农网高过载能力配电变压器技术导则》,对不同过载倍率情况下油浸式变压器的热点温度进行了计算,并对比了传统矿物绝缘油和其他高温绝缘油在高过载变压器中使用的安全性能。结果表明:传统的矿物绝缘油不能满足高过载配电变压器的安全要求,综合考虑安全性、环保性等,高过载配电变压器中推荐选用耐热性能更优越的植物绝缘油。     

天然酯绝缘油氧化安定性试验探讨

为了探索适用于天然酯绝缘油的氧化安定性试验方法,对现有矿物绝缘油氧化安定性试验方法进行比较分析,参考IEC 62770—2013标准,选取基于NB/SH/T 0811—2010标准改进的氧化安定性试验方法对FR3#174;型天然酯绝缘油进行试验。结果表明:改进后的氧化安定性试验方法适用于天然酯绝缘油。     

三元混合绝缘油变压器过载能力分析

针对一种新型三元混合绝缘油，研制出具有高过载能力的混合绝缘油变压器。在对混合绝缘油和矿物绝缘油配电变压器的耐热等级和温升限值进行分析的基础上，结合样机的相关计算与试验检测，对不同过载能力的绝缘油配电变压器温升进行对比，给出了混合绝缘油配电变压器的结构优化建议，并进行了成本对比。结果表明：采用耐高温的新型三元混合绝缘油以及DPE绝缘纸或Nomex T910绝缘纸组成的混合绝缘系统，可将油浸式配电变压器的过载能力由1.5倍提升至1.75倍，相应成本增加不到8%，具有很强的实用性和经济性。     

天然酯绝缘油对110 kV电力变压器主纵绝缘强度的影响分析

为了分析天然酯绝缘油对电力变压器绝缘性能的影响，首先分别对相同绝缘结构的110 kV天然酯绝缘油与矿物绝缘油电力变压器进行绕组波过程计算，得到两种变压器的纵绝缘裕度。然后分别以工频下线性分布的绕组电位和波过程计算出的非线性绕组电位为激励，对两种绝缘油变压器主绝缘的复合电场进行仿真计算，并对其分布特性进行对比分析。最后运用全域电力线扫描法计算了两种绝缘油变压器的主绝缘裕度，并针对天然酯绝缘油变压器主绝缘强度薄弱的问题进行了结构改进与效果分析。结果表明：通过增设绝缘纸筒及调整油隙尺寸，改进后的天然酯绝缘油变压器最小绝缘裕度提高了15.8%，满足了主绝缘强度要求，为开发大型天然酯绝缘油变压器及结构优化提供了参考依据。     

天然酯绝缘油电力变压器绝缘油与绝缘漆材料相容性研究

天然酯绝缘油变压器具有绿色环保、过载能力强等优势，是高压大容量电力变压器的重要发展方向，其中绝缘油与绝缘漆材料的相容性对变压器设计与运维具有重要影响。本文对天然酯绝缘油-绝缘漆材料开展热老化试验，研究天然酯绝缘油与6种电力变压器常用绝缘漆的相容性，观察并分析热老化前后天然酯绝缘油的运动黏度、水分含量、酸值、介质损耗、击穿电压以及气相色谱等特性的变化。结果表明：热老化后绝缘漆片的结构完整性和功能稳定性保持良好；除运动黏度外，热老化后天然酯绝缘油的理化与电气特性均有所改变，但未出现明显劣化；油中溶解气体含量在热老化后增加明显，气相色谱结果显示油-漆的相容性良好。     

棕榈油脂肪酸酯绝缘油变压器的特性分析

对比分析了棕榈油脂肪酸酯绝缘油、矿物绝缘油、植物绝缘油的基本参数及其绝缘模型试样的局部放电起始电压,采用有限元分析软件分析了3种绝缘油中变压器绕组的温升特性。结果表明:棕榈油脂肪酸酯绝缘油的理化、电气特性均可满足较高电压等级电力变压器的要求,而且其运动黏度低,介电常数高,可以实现变压器的小型化设计;棕榈油脂肪酸酯绝缘油中绝缘模型试样的局部放电起始电压高于矿物绝缘油中绝缘模型试样;应用棕榈油脂肪酸酯绝缘油的变压器温升特性优于传统矿物油变压器。     

配电变压器中植物绝缘油直接替换矿物绝缘油温度场仿真计算及现场温升试验分析

为研究10 kV配电变压器中,在不改变原矿物绝缘油变压器结构设计和制造工艺条件下,直接用植物绝缘油替换矿物绝缘油后,对变压器温升特性影响。特制造两台结构设计和加工工艺完全相同的S11-M-315 kVA/10 kV配电变压器,分别填充克拉玛依25号矿物绝缘油和FR3植物绝缘油,通过Ansys CFX仿真软件对两台配电变压器进行油流和温度的模拟仿真,得到两台变压器在模拟温升实验中的差异,并通过对两台变压器实际现场温升试验,分析比对植物绝缘油直接替换矿物绝缘油后对变压器温升性能的实际影响,并通过植物绝缘油的理化性能对实验数据进行分析。研究表明,对于10 kV配电变压器,在不改变原矿物绝缘油变压器设计结构与制造工艺条件下,用FR3植物绝缘油直接替换25号矿物绝缘油,植物绝缘油变压器整体温升均比矿物绝缘油变压器高约3～6 K,但仍满足GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》标准对温升限值要求;在同等温升条件下,植物绝缘油在变压器中的油流速度明显比矿物绝缘油慢,在本事例中仅为矿物绝油流速的1/2,这是导致其温升偏高的原因。在变压器油流速度和温度热点分布方面,植物绝缘油变压器与矿物绝缘油具有相同趋势,两台变压器温度最高点均集中在中间绕组的上部,且位于外侧的高压绕组比位于内侧的低压绕组温度高;两台变压器油流速度最大值均出现在上部绕组之间。现场温升试验和模拟仿真均相互验证了以上结论。最后,根据研究结论,分别提出降低植物绝缘油配电变压器温升和提高温升限值的方法。     

矿物油变压器注换两种酯类绝缘油的研究

本文主要研究了传统矿物油变压器注换酯类绝缘油包括天然酯及单酯绝缘油的可行性问题,首先研究了两种酯类绝缘油与矿物油混合后的常规电气、理化特性,在此基础上,分别使用两种酯类绝缘油对两台10 kV矿物油变压器进行注换,并测试注换前后变压器的整体特性。结果表明：使用单酯绝缘油注换矿物油变压器后,变压器的温升有所降低,对地电容提...     

热故障下天然酯绝缘油中溶解气体分析

开展了天然酯绝缘油与矿物绝缘油在200~700℃的热故障模拟试验研究,并对产生的溶解气体进行对比分析。结果表明:由于自身的成分组成特性,天然酯绝缘油和矿物绝缘油Ostwald系数存在着一定的差异。在相同的热故障条件下,天然酯绝缘油产气速率与产气量远高于矿物绝缘油,且产生的C_2H_6、CO和CO_2等3种气体含量占气体总含量的90%以上,且主要特征气体和次要特征气体存在着一定差异,现有的适用于矿物绝缘油的故障类型诊断方法并不适用于天然酯绝缘油。     

层压纸板浸天然酯绝缘油和矿物油的对比研究

根据天然酯绝缘油和矿物油的物理及化学特性差异，制定了层压纸板浸天然酯绝缘油和矿物油对比研究方案，确定了在60℃热油状态下进行恒温浸油的试验方法。通过试验，获得了在相同条件下干燥后的层压纸板浸天然酯绝缘油和矿物油时的浸油速度及吸油率的差异，为500kV天然酯绝缘油变压器制定浸油工艺处理时间提供了数据支撑。     

变压器用植物绝缘油的低温特性试验研究

为研究凝点低的植物绝缘油对变压器绝缘强度的影响,用绝缘油耐压测试仪对凝固状态下的植物油、油纸绝缘结构进行耐压试验,并在高低温交变试验室对-30℃下的10 k V/315 k VA冷冻变压器实物进行耐压及局部放电试验。通过对比试验结果表明,对于大豆绝缘油,凝固后的绝缘油耐压下降了3.2 k V;油纸混合结构的耐压水平基本没变,凝固状态下的耐压值提高了1 k V;完全冷冻后的植物油变压器顺利通过耐压试验,且在最低气温为-27℃的内蒙古赤峰挂网运行23个月,运行情况良好。     

天然酯绝缘油改性的研究进展

天然酯绝缘油具有较高的燃点和闪点、优异的天然降解能力和良好的绝缘性能,是矿物绝缘油的绿色替代品.由于其自身的理化特性,将其应用于变电设备还面临着很多挑战.本文综述了天然酯绝缘油的制备工艺,结合天然酯绝缘油的不足之处,从添加剂改性、混合改性、纳米改性及化学改性等方面阐述了天然酯绝缘油的研究成果,并对未来的研究方向进行了展望.     

正负极性雷电冲击作用下棕榈油绝缘油的流注传播和击穿特性试验研究

相比于矿物油,天然酯绝缘油具有生物降解性高、无毒、耐火性强等优点,具有替代电力变压器中矿物绝缘油的潜力。本研究建立了一套包括高速图像采集系统、试验电源以及电信号测量系统的绝缘油雷电冲击放电特性试验系统,针对较为常见的棕榈油绝缘油和电力变压器中常用的矿物油,进行正、负极性雷电冲击放电特性试验研究。对比分析正、负极性雷电冲...