纳米改性低介电常数纤维素绝缘纸的研究进展

随着输电电压等级的提升,对电力变压器绝缘运行可靠性提出了更高要求。为了降低电力变压器纤维素绝缘纸的介电常数并提升其整体性能,保障电力变压器的安全可靠运行,本文结合了国内外相关研究成果,总结了纳米改性低介电常数纤维素绝缘纸的改性方法及其研究现状,分析了改性绝缘纸的电气特征与研究局限性。其中,纳米Al₂O₃具有较好的改性效果,工频击穿场强提高了12.75%,抗张强度增加了14.13%,介电常数从2.71降至2.21。然而,一种具有介电常数和介电损耗低、机械性能好、耐高温、抗老化、成本低、环保等特点的纤维素绝缘纸制备方法仍有待探索。本文可为今后进一步研究低介电常数纤维素绝缘纸提供参考。     

换流变压器下新型纤维素绝缘纸特性综述

换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运行有效性和经济性并不能得到有效保证。油纸绝缘作为换流变压器阀侧的主要绝缘形式,其绝缘可靠性与换流变压器安全运行紧密相关。其中在阀侧处构成固体绝缘的绝缘纸不仅长期受到热应力作用造成绝缘劣化,同时还承受交直流叠加和极性反转等复杂电场作用,容易积聚空间电荷、承受更多的直流场强分量,并且其在劣化后引起的性能下降是不可逆转的,因此绝缘纸的性能是决定换流变压器运行可靠性的重要因素。为了保障换流变压器安全可靠运行,结合国内外文献及课题组相关研究成果,旨在从提升纤维素绝缘纸的抗热老化性能、耐绝缘击穿特性以及空间电荷分布特性三大方面阐述当前采用改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析各改性方法的利弊,探究经济可行的纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升换流变压器运行可靠性。     

变压器绝缘纸纤维素耐热老化性能提升的模拟及试验

电力变压器在运行过程中绝缘纸会出现热老化现象,而老化产生的水分又会进一步加速绝缘纸的热老化,故绝缘纸的老化状态在很大程度上决定着变压器的使用寿命,所以提升绝缘纸的耐热老化性能对变压器的安全运行具有很重要的意义。通过建立纤维素/水模型,胺类(双氰胺、三聚氰胺和聚丙烯酰胺)改性的纤维素/水模型,运用分子摸拟技术从力学特性、水分子扩散系数和纤维素的玻璃化温度等角度研究了胺类物质对纤维素耐热老化性能的改善效果。同时,将三种胺类添加到绝缘纸中制备了改性绝缘纸,并将其与普通绝缘纸一起在110℃下进行加速热老化试验,然后定期测量普通绝缘纸及改性绝缘纸的聚合度和水分含量。模拟结果表明,胺类改性纤维素/水模型中纤维素在变压器运行温度范围内力学性能得到提升,水分子运动剧烈程度弱于纤维素/水模型,其玻璃化温度较纤维素/水模型提高了41K。试验结果表明,随着热老化时间的增长,胺类改性绝缘纸的聚合度下降速度要比普通绝缘纸的缓慢,且其水分含量也相对较少。模拟分析与试验测试结果均表明胺类物质的加入对绝缘纸纤维素的耐热老化性能具有较好的提升效果。     

电工绝缘纸电气性能的调控方法研究进展

由于绝缘纸与绝缘油的介电特性不匹配,变压器内油和纸中电场分布严重不均,使绝缘结构难以优化,容易引发绝缘事故,该问题在特高压换流变压器中更为突出。因此,为提高变压器的绝缘可靠性,绝缘纸电气性能的调控十分关键。该文分析纤维素绝缘纸的组成以及其电气性能的影响因素,论述制备过程对绝缘纸电气性能的影响,从纳米改性、化学改性以及物理掺杂等3个角度综述绝缘纸电气性能调控的进展,结合合成纤维绝缘纸的研究现状,提出绝缘纸电气性能调控今后需要关注的问题。     

硅烷偶联剂改性绝缘纸抗老化性能的研究

为提升油浸式变压器中绝缘纸的抗老化性能，选取3种常见硅烷偶联剂作为改性剂，通过浸泡的方式对绝缘纸进行改性，然后将所得样品在130℃下进行35天的油纸联合热老化试验，定期取样测量绝缘纸的抗张强度、介电常数和击穿电压。结果表明：3种硅烷偶联剂均能提升绝缘纸的抗老化性能，其中经3-氨基丙基-三乙氧基硅烷改性的绝缘纸在热老化过程中几乎保持了原本纤维素的三维网状结构，具有最高的机械强度、介电性能和抗击穿能力。     

国内文摘与专利

<正>纳米Al_2O_3对变压器绝缘纸纤维素热稳定性的影响及其机理分析/张松;唐超;CHEN G;等/中国科学:技术科学,2015(11)为提升电力变压器绝缘纸的热稳定性,使用纳米Al_2O_3对绝缘纸进行改性,通过分子模拟和试验的方法研究了纳米Al_2O_3对绝缘纸纤维素热稳定性的提升效果,并分析了纳米Al_2O_3对绝缘纸纤维素的改性机理。首先,对纳米Al_2O_3与纤     

不同原料配比棉浆复合绝缘纸的制备与性能研究

为提高绝缘成型件、角环等湿法加工绝缘件的韧性及吸油性,加强其装配过程中的工艺可操作性,从而提升变压器的运行可靠性,对不同原料配比棉浆复合绝缘纸的性能进行研究,确定棉浆复合绝缘纸的棉浆比例,然后加工成成品并进行性能测试。结果表明：掺入棉浆体积分数为25%的棉浆复合绝缘纸综合性能最好,使用该原料配比制备的棉浆复合绝缘纸生产的角环、绝缘成型件具有较好的柔韧性及吸油性。     

热改性绝缘纸的应用以及相关变压器技术的分析

本文中作者从原理、选用、设计、运行维护等工程角度综述了国内外热改性绝缘纸的相关研究成果,并介绍了与变压器绝缘老化相关的内容,提出了热改性绝缘纸实际使用过程中应注意的问题。     

多元共混改性绝缘纸的制备及绝缘性能

为了研究有机填料和无机填料的共同作用对绝缘纸性能的影响，利用纳米原纤化纤维素包覆经盐酸多巴胺表面处理后的纳米二氧化钛(TiO₂)，得到多元共混填料(PDA-TiO₂@NFC)，然后将多元共混填料填充到纤维素绝缘纸中，制备了不同多元共混填料浓度改性的三明治结构绝缘纸，探究了多元共混填料改性绝缘纸的最佳浓度，分析了不同多元共混填料浓度改性绝缘纸的抗张强度、直流体积电阻率、击穿特性和空间电荷。结果表明：当多元共混填料浓度为0.5%时，改性绝缘纸的抗张强度相对于未改性绝缘纸提升了17.90%，油浸纸的交、直流击穿强度均提升了17%以上，并且能有效抑制空间电荷的注入，对直流体积电导率的影响不甚明显。利用此种方法制备的三明治结构绝缘纸，力学性能和电气强度提升效果显著，为协同提升绝缘纸的各项性能提供了参考。     

电力变压器绝缘设计新概念

随着超高压与特高压电力系统的出现，现有电力变压器绝缘设计的传统概念已不能满足运行可靠性的要求。因此，必须对运行中影响电力变压器可靠性的一些典型事故作系统分析，从理论上加以解决使电力变压器内在质量运行可靠性进一步提高。本文从电力变压器绝缘方面论述了有关绝缘设计的新概念，以期在绝缘方面提高内在质量与运行可靠性，未来及热特性与承受短路机械力特性方面的问题。     

两种不同工艺变压器绝缘纸板热老化性能的试验研究

研究了压光型和预压型两种绝缘纸板的常规性能和在150℃热老化前后的性能,结果表明:预压型绝缘纸板的性能更佳,更适用于电力变压器。     

变压器油带电处理中的一些问题

一般合格的新变压器油投入运行后发生水分增高,耐压下降现象,是因为运行后绝缘纸受温度等作用,绝缘纸水分平衡移向油内之故。根据本文参考文献的这一论述,可以从油-纸含水平衡表(见表1)中看出,一般变压器绝缘纸含水率为1.5％,油温高于50℃时,油的含水量大于15ppm。显然,很容易超过目前国家对220kV电力变压器油规定的标准。针对这一问题有两项措施:运行前进行热循环净化处     

PC和PET油中电热老化过程中聚合度和介损特性分析

电力变压器在发、输、变、配电系统中起着至关重要的作用,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。寻找新型聚合物材料代替绝缘纸用于变压器固体绝缘改善电场分布和绝缘结构,将非常有利于变压器朝着大容量、紧凑型方向发展,有非常好的应用前景。本文选择聚碳酸酯、聚酯薄膜两种聚合物材料作为研究对象,并与绝缘纸对比,选择90℃、110℃和130℃三种不同的老化温度进行电热老化试验,对材料不同老化阶段的聚合度,介质损耗因数进行了测试,并结合物理外观性变和扫描电镜测试结果进行了对比分析,为判断这两种材料能否成为油浸式变压器绝缘材料提供了依据。     

油浸式变压器的老化和寿命评估

为准确评估电力变压器的老化和剩余寿命,保证在运20年的330kV变压器安全稳定运行。依据变压器绝缘老化机理,参考国内外近年来相关的试验研究,采用测定绝缘纸的聚合度评估变压器的老化和寿命。综合利用变压器老化的诊断方法对330kV变压器老化和寿命进行评估,并验证了利用绝缘纸聚合度评估变压器老化的有效性和准确性。     

干式变压器用Nomex绝缘纸老化规律及其可靠性分析

Nomex绝缘纸的可靠性是保证干式变压器安全运行的主要因素,为此设计了干式变压器匝绝缘模型,并模拟绝缘运行环境,对Nomex绝缘纸进行电–热联合老化试验,试验期间定期测试Nomex/浓硫酸溶液的粘度特性,并分析其特性粘度与Nomex聚合度的关系。建立了基于聚合度的退化可靠性评估模型,通过热重分析试验(TGA)确定Nomex热动力学参数,进而确定退化模型参数。最后对10组不同老化程度的试样进行了可靠性分析。研究结果表明:Nomex/浓硫酸特性粘度随着Nomex绝缘纸试样老化时间呈下降趋势;Nomex/浓硫酸的特性粘度与Nomex绝缘纸聚合度两者的对数具有线性关系,因此特性粘度可以用来反映Nomex绝缘纸的老化状态;10组试样剩余寿命与可靠性分析结果一致,因而退化模型可以用来评估Nomex绝缘纸的可靠性。     

超高压电力变压器主绝缘试验研究与分析

一、概论超高压电力变压器绝缘对变压器的运行可靠性具有决定性影响,而且对变压器的技术经济指标也具有重要意义。运行经验表明,电力变压器的绝缘结构及其所用绝缘材料的可靠性,直接影响电力变压器的运行可靠性。所谓可靠性,这是要求电力变压器在运行中保证无故障,就是目     

油浸式电力变压器运行中的故障分析

油浸式电力变压器运行中的故障分析电力变压器是电力工业系统中重要电气设备之一，其运行质量和可靠性程度直接影响到我国工农业生产和正常的人民生活，为此，监视电力变压器运行状况是否良好是极其重要的。下面就几台运行中的油浸式电力变压器，采用气相色谱分析，以便早...     

应用极化谱分析油纸变压器绝缘纸板水分含量的研究

油纸绝缘电力变压器受潮会加速固体绝缘材料老化,严重影响其运行寿命,因此评估变压器的绝缘纸板中的水分含量对确保其安全可靠运行具有重要意义.变压器绝缘纸板中的水分含量是评估其是否受潮和老化的重要指标之一,然而传统的化学分析方法需要在实验室环境下进行,有些甚至需要获取变压器内部纸样.基于回复电压的极化谱方法是一种无损的绝缘诊断方法,已经被用来评估变压器的绝缘状态,特别是绝缘纸板的水分含量.本文研究了回复电压极化谱评估变压器纸绝缘的受潮的有效性,提出了评估的判断方法.试验结果表明利用极化谱的主时间常数评估其水分含量是有效的.     

线圈静电环结构的改进

1引言变压器绝缘是电力变压器,特别是超高压电力变压器的重要组成部分。绝缘结构设计是电力变压器设计中一项重要而复杂的技术,其可靠性将直接影响电力变压器运行的可靠性。笔者分别从静电环结构对电场分布的影响阐述了变压器绝缘结构改进的新方法。     

变压器纳米改性油纸复合绝缘研究综述

油纸复合绝缘作为电力变压器内部的主要绝缘，其电气性能备受电力设备制造与运行人员的关注。纳米颗粒结构因具有大比表面积、量子尺寸及宏观量子隧道效应等优异性能，常作为提高绝缘材料电气性能的添加物质。该文总结了近年来变压器油纸复合绝缘纳米改性的研究成果，首先概述变压器油纸复合绝缘纳米改性的方法；其次详细介绍三种纳米颗粒改性机理的理论模型，并分析改性前后绝缘油纸内部与表面的电荷行为、局部放电特性和交直流复合及雷电冲击电压下的击穿特性；最后对目前研究成果进行总结，并展望未来变压器油纸绝缘纳米改性的研究和发展方向。这些研究成果的总结将为改性油纸绝缘的发展与电气性能改善提供参考和借鉴。