变压器不同油纸绝缘组合加速老化时油中水分和酸值含量研究

对矿物油、植物油、牛皮纸及热稳定纸组成的4种油纸绝缘样品在3种温度(90、110、130℃)下进行加速热老化试验,分析了油中水分和酸值随老化时间的变化规律。结果表明,油的类型是影响油中水分含量的主要因素;以BIOTEMP油为代表的植物油,油中水分含量较矿物油高且变化规律明显。不考虑实际变压器滤油处理等因素时,可考虑采用油中水分含量对该类植物油浸渍绝缘系统的老化程度进行评估。油的类型也是影响油中酸值的主要因素,含植物绝缘油组合中的油中酸值比普通变压器油中的酸值高;以Munksjo命名的热稳定纸组合,其酸值含量比普通牛皮纸的绝缘组合要低。     

合成酯变压器油热氧老化特性研究

选取高速动车组用某合成酯变压器油,对其进行热氧加速老化试验,测试分析不同老化时间后合成酯变压器油的酸值、运动黏度、介质损耗因数及紫外吸收光谱,研究其热氧老化特性。结果表明:随着老化时间的延长,合成酯变压器油的性能不断下降;酸值和运动黏度在老化前期,性能下降缓慢,到达28天出现增长拐点,之后性能急剧劣化;伴随老化的进行,合成酯变压器油氧化产生新的氧化物,其对性能劣化起决定作用,并随老化时间的增加而逐渐增多。     

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。     

变压器油纸绝缘热老化酸类及铜类产物生成规律分析

为了研究变压器油-纸绝缘热老化过程中酸类及铜类产物的生成规律,以#25变压器油和变压器用普通纤维素绝缘纸组成油纸绝缘试品,通过对变压器油-纸绝缘试品在90°C和110°C下的加速热老化试验,首次分析了绝缘纸中酸类产物质量分数与老化时间的关系,以及绝缘油和绝缘纸中的酸类产物质量分数与绝缘纸老化状态的关系。结果表明:温度越高,绝缘油酸类产物质量分数急剧增大的时刻出现得越早;绝缘纸聚合度下降到某一值后,绝缘油酸类产物质量分数会急剧增大,但绝缘油酸类产物质量分数与绝缘纸聚合度之间不存在量化关系;绝缘纸酸值随老化时间的增加而呈线性规律增加,绝缘纸酸类产物质量分数与绝缘纸聚合度之间遵循指数函数关系;变压器油-纸绝缘试品中铜片的腐蚀程度受老化温度的影响很大,温度越高,铜片越容易被腐蚀。     

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。     

酸值对变压器油纸绝缘系统回复电压参数影响规律研究

为研究酸值对回复电压参数的影响规律,制作一套变压器简化模型,用25 #变压器油和普通纤维素纸作为油纸复合绝缘,进行老化实验。结果表明：绝缘纸中酸值与老化时间呈线性函数关系,变压器油中酸值与老化时间呈指数函数关系;回复电压最大值随绝缘纸中酸值增加呈线性规律增大,中心时间常数随绝缘纸中酸值增加呈指数规律减小,初始斜率随绝缘纸中酸值增加呈指数规律增大。     

极寒条件下热老化油的介电和击穿特性研究

为研究极寒条件下热老化油的介电性能和击穿特性,以45~#变压器油为研究对象,在146℃下加速热老化15天,制备出不同老化程度（酸值分别为0.034、0.181、0.215 mgKOH/g）的变压器油,搭建低温测试平台,对不同老化程度的变压器油的介电性能和击穿特性进行测量和分析。结果表明：随着温度的降低,热老化油样的相对介电常数呈线性增加,电导率和介质损耗因数先增大后减小,在-10℃附近达到峰值;击穿电压整体上呈先减小后增大的趋势,在-10℃附近达到极小值。随着老化天数的增加,油中酸值不断增大,油样的相对介电常数、电导率和介质损耗因数都有所增加,且酸值越大,增加幅度越明显;老化程度较低的油样击穿电压与原样差别不大,而老化程度较高的油样（酸值为0.215 mgKOH/g）击穿电压比原样平均降低了39.9%,最大降幅在-10℃附近可达53.6%。     

应用油中酸值评估不同老化程度绝缘纸中水分含量

变压器油纸绝缘老化会影响水分在油纸中的分布情况,为此,应用绝缘油中酸值作为老化的特征参数以定量描述老化对水分分布的影响。对4组油纸绝缘试样进行不同程度的加速热老化试验,结果表明:油纸绝缘老化导致油中水分的饱和溶解度不断增加,并促使绝缘纸中水分向绝缘油中转移。根据试验测量结果,引入与油中酸值相关的平移因子m,建立了绝缘油中水分饱和溶解度与油中酸值和温度的数学表达式;根据Freundlich等温吸附方程式建立了绝缘纸中水分质量分数与油中水分质量分数、油中酸值和温度的数学表达式,拟合得到吸附平衡常数c和系数n与温度的关系式。应用以上研究成果可以更准确有效地评估不同老化程度的绝缘纸中水分质量分数,具有重要工程应用价值。     

变压器油纸绝缘体积电阻率与酸值及聚合度的相关性研究

研究了变压器油与绝缘纸的热老化特性,测量了其老化过程中的体积电阻率、酸值和聚合度,对数据进行了分析,得到了参数间的关系式。     

基于等温松弛电流的变压器测温用荧光光纤护套的老化状态评估

基于等温松弛电流方法,使用沿面电极布置的形式,对光纤护套材料的油中热老化状态进行分析评估,并通过机械拉伸实验和傅里叶红外光谱对试样力学性能和化学结构进行辅助分析。结果表明:光纤护套在变压器油中热老化后力学性能劣化,拉伸强度和断裂伸长率在老化前期迅速下降,后期降速减缓;傅里叶红外光谱结果表明光纤护套在变压器油中热老化后没有明显的醛类产物生成,亚甲基、甲基等振动峰强度有一定程度的减弱,可能有分解过程发生;等温松弛电流结果表明随着老化时间及温度的增加,老化因子A的值逐渐增加,说明等温松弛电流法能够反映光纤护套在变压器油中的热老化程度,可以作为老化评估的有效手段。     

油纸绝缘热老化特征参量的多元统计分析

为了得到聚合度与老化特征参量的内在关系,首先对由克拉玛依#25变压器油与普通变压器绝缘纸组成的油纸绝缘试品在90、110和130°C下开展加速热老化实验,并定期取样测量绝缘纸聚合度和油中糠醛体积分数、油中溶解气体体积分数、油中微水质量分数及油中酸值等老化特征参量。然后,引入多元统计分析学中的逐步回归分析和因子分析方法对油纸绝缘热老化的各种特征参量进行了分析。对实验数据的逐步回归分析结果表明,油中糠醛体积分数的对数值与表征油纸绝缘老化状态的绝缘纸聚合度具有较好的线性关系,油中酸值次之,其他老化特征参量与聚合度没有明显的线性关系。因子分析结果表明油纸绝缘热老化特征参量可以压缩为2个主成分因子,新的主成分因子不仅物理意义明确,而且均与绝缘纸聚合度有较好的指数关系。     

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。     

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。     

铜对变压器油热老化影响的试验分析

为了进一步研究铜对油老化的影响,以及铜的存在对油中T501质量分数的影响,以变压器油为研究对象,设计了有铜无铜两组样品,在实验室条件下进行了加速热老化试验,着重考察铜对变压器油热老化的影响。研究结果表明:铜的存在使得变压器油中T501消耗加速,使得油的氧化安定性下降迅速,是造成油加速老化的原因之一;有铜条件下矿物油酸值高于无铜的油,且由于酸等物质对铜的腐蚀作用使得油中的铜质量分数程增加趋势,对油老化的催化作用加强,到老化后期一部分铜又会随老化产生的油泥析出,导致溶解在油中铜的质量分数下降;利用紫外光谱可有效地表征出铜对矿物油老化的影响显著,紫外光谱扫描可以准确、直观地表征油的热老化信息。因此,在今后的研究中应充分重视油中铜的质量分数及其对油老化的影响。     

油纸绝缘热老化特性及生成物的对比分析

对由普通25#矿物油、以Biotemp为代表的植物油和普通绝缘纸、热稳定纸组成的4种油纸绝缘试品在90、110和130℃ 3种温度下开展了热老化实验,测量并记录了老化过程中绝缘纸的聚合度、油中糠醛、CO、CO2以及油酸值和微水含量等老化特征参数和变化规律,并首次系统地对比分析了不同绝缘组合的老化特性,探索不同绝缘材料老化生成物的相关性关系,为传统的老化特征参量应用于不同油纸绝缘系统的老化诊断提供了依据,并为拓展变压器寿命预测理论奠定了基础。     

天然酯-纸绝缘与矿物油-纸绝缘的热老化及工频击穿特性对比

天然酯具有良好的电气、抗老化和环保等优越性能,被认为是矿物绝缘油的良好替代品。研究天然酯-纸绝缘的热老化产物生成规律和工频击穿特性,对于确保天然酯在变压器中的安全应用具有重要的理论和实际意义。为此,以天然酯和矿物油分别与普通绝缘纸组成油纸绝缘试品,在110°C和130°C下分别进行了加速热老化试验,对比分析了两种绝缘组合的老化产物生成规律和工频击穿特性。结果表明:在老化过程中天然酯中水分质量分数比矿物油高1个数量级;130°C老化时天然酯浸纸的水分质量分数高于矿物油浸纸,110°C时却相反;两种油的酸值随老化时间增加均增大,老化温度越高酸值越大,且天然酯酸值高于矿物油,110°C时天然酯浸纸中酸值也高于矿物油浸纸;虽然在热老化过程中,天然酯及其油浸纸的水分、酸值要高于矿物油及其油浸纸,但天然酯-纸绝缘比矿物油-纸绝缘具有更高的工频击穿电压。     

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。     

干燥空气下植物油-纸绝缘老化特性

为研究植物油与NOMEX纸组成的油纸绝缘系统在通入干燥空气条件下的热老化特性,并为新型油纸绝缘系统应用于开放式变压器提供一定的参考,对BIOTEMP油(植物油)、NOMEX纸和3042纸板构成的油纸绝缘试品在通入干燥空气与170°C环境中开展了216h的加速热老化试验研究。测量并记录了老化过程中纸板的聚合度、NOMEX纸的抗拉强度、油中糠醛质量浓度、油中酸值和含水质量分数等老化特征参数,系统分析了各参数随老化时间的变化规律、参数间联系及原因,并与矿物油的试验结果进行了细致的对比。研究发现,纸板聚合度的下降规律符合二阶动力学模型,而NOMEX纸的抗拉强度随着老化的进行略有增加;油中和纸中的含水质量分数先增加后减少,而纸板中含水质量分数则呈波动状态;油中糠醛质量浓度与纸板聚合度有较好的半对数-线性关系;油中酸值、油击穿电压以及油介质损耗因数可用于评估植物油在通入干燥空气条件下的热老化状态。     

变压器油组成与热老化安定性的相关性研究

对4种不同碳型组成的环烷基变压器油进行加速热老化实验,通过测定热老化过程中变压器油的界面张力、介质损耗因数和溶解气体含量,考察变压器的碳型组成与热老化安定性的相关性。结果表明:环烷基变压器油在相同的热老化条件下,CA值越大,变压器油的热老化安定性越差;在CA值相同的情况下,CN值越大,热老化安定性越好。     

植物绝缘油与多种变压器用绝缘纸的相容性研究

为研究植物绝缘油与变压器绝缘纸材料的相容性,模拟变压器油纸绝缘系统,将丹尼森纸、电缆纸、铝箔皱纹纸等10种变压器用绝缘纸与植物绝缘油组成油-纸绝缘,研究它们的热老化特性。实验观察了28天热老化前后绝缘纸和绝缘油的变化,分别测试了这几种不同的油-纸在热老化7天、14天、21天和28天过程中,植物绝缘油的酸值和介质损耗因数。结果表明,该植物绝缘油与实验用的绝缘纸具有很好的相容性。