纳米改性变压器油的破坏特性

变压器等输变电主设备的油纸介质已越来越不能满足特高电压等级对大容量、小型化、高可靠性绝缘系统的严格要求。为了解决输电电压等级提高带来的高性能变压器油及油纸绝缘问题,基于纳米改性技术,开展具有优异电气性能的新型纳米油纸复合绝缘系统的研究。采用变压器油纳米添加改性技术,研究了纳米改性变压器油的制备方法,得到了纳米改性提高变压器油破坏特性的最佳配比,并对纳米改性变压器油在交流、直流、雷电冲击下的破坏特性和局部放电起始电压进行了对比研究。研究发现纳米改性可以提高在较大间隙下变压器油的击穿电压,并且能显著提高其局放起始电压,改善其雷电冲击下50%放电伏秒特性曲线。基于纳米粒子介质球在电场中的极化理论,研究了粒子表面极化电荷密度分布和产生的势阱,并指出纳米粒子界面对载流子的捕获和流注的阻挡作用是较大电极间隙下纳米改性变压器油绝缘性能提高的原因。研究结果说明了纳米改性对于变压器油纸绝缘系统的性能提高提供了新的可能途径。     

冲击电压下3种纳米改性变压器油击穿特性的比较和分析

为了提高变压器油绝缘性能,研究了不同导电性能纳米材料添加改性对变压器油冲击击穿特性的影响。选取铁磁性导电纳米粒子Fe3O4、半导体纳米粒子Ti O2和非导电纳米粒子Al2O3,经不同的表面改性剂处理后,分散于变压器油中,制得纳米改性变压器油,并证实了3种纳米改性变压器油的稳定性。通过操作冲击击穿试验,对比研究了不同浓度纳米改性变压器油的宏观击穿特性,得出3种纳米改性变压器油的最佳质量浓度分别为0.03g/L、0.01 g/L和0.02 g/L。在最佳浓度下进行雷电冲击击穿试验,结果表明:除负极性雷电冲击情况外,纳米改性变压器油的冲击击穿特性较之纯净变压器油均有较大程度的提高,其中操作正极性击穿电压提高幅度较大,可达44.1%、33.3%和35.5%。基于针–板模型的极性效应,结合空间电荷分布分析及结合极化理论,认为纳米改性变压器油冲击击穿特性的改善与添加纳米粒子捕获电子并改变原有空间电场分布相关,而3种纳米改性变压器油击穿特性的不同是由纳米粒子表面极化特性的不同导致。     

半导体纳米粒子改性变压器油的绝缘性能及机制研究

磁性导电纳米粒子可以提高变压器油的导热和绝缘特性,但其分散性极易受到磁场的影响,不利于变压器油性能的改善。利用半导体纳米粒子对变压器油进行改性,测量了改性前后变压器油的工频击穿特性、雷电击穿特性和局部放电特性,可知半导体纳米粒子不仅可以使变压器油的工频和雷电击穿电压提高至未改性变压器油的1.2倍,而且可以改善变压器油的局部放电特性。由于现有的电子捕捉理论无法解释这种现象,利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)法对改性前后变压器油中的陷阱特性进行了测试,结果表明:纳米粒子的加入增加了变压器油中的浅陷阱密度,提高了变压器油对电荷的消散和输运能力,从而能够改善变压器油的绝缘性能。     

直流电压下TiO2纳米改性变压器油中电晕放电特性及机理

电晕放电作为变压器油中局部放电主要形式之一,危害换流变压器的安全运行.纳米改性可以提高变压器油的绝缘性能,但直流电压下电晕放电的改性效果和机理研究不足.为此制备了二氧化钛纳米改性变压器油,采用针板缺陷进行了电晕放电过程中的图像拍摄、脉冲电流及光脉冲的测量,并测量了油中的电荷输运特性.研究发现,负极性直流电压下,纳米变压...     

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。     

纳米改性变压器油的热分解活化能研究

纳米改性技术在提高变压器油纸复合绝缘的击穿强度和老化性能方面已显示了极大的潜力,开展纳米材料改性变压器油（简称：纳米变压器油）热分解过程及其热稳定性的研究对于其实际应用至关重要。基于热反应动力学理论,采用热重法测试分析了TiO2纳米变压器油在5种不同升温速率（5、10、15、20和25 ℃/min）下的热分解过程,利用微分法和积分法分别计算了纳米变压器油样的主要动力学参数。结果表明纳米变压器油的平均热分解反应活化能可达61.38 kJ/mol,活化能的数值受计算方法的影响,其中FWO方法计算结果最为可信,其线性相关系数高达0.997 80,利用此方法计算得到的TiO2纳米变压器油的热分解反应活化能为63.37 kJ/mol。该研究结果表明纳米材料改性有利于提高变压器油的活化能,提高其热分解稳定性,这种方法为评估纳米变压器油的热稳定性及其综合性能提供了参考。     

变压器油处理对油中糠醛含量的影响

本文讨论新油中糠醛含量情况、不同的绝缘油处理方式对运行中变压器油中糠醛含量的影响。研究表明:目前国内炼油厂生产的成品变压器油一般不合糠醛,变压器运行油经过白土处理、硅胶处理、真空滤油处理后,油中糠醛含量不同程度地降低。此外,变压器放油后内部剩余油中的糠醛将对以后注入设备的新油或处理油的糠醛含量造成影响。     

TiO_2纳米粒子对高水分变压器油中电荷输运的影响

水分是导致运行中变压器油绝缘性能下降的重要因素之一。为了提高高水分含量下变压器油的绝缘性能,本文利用半导体TiO2纳米粒子对变压器油进行改性研究。测量了不同水分含量下改性前后变压器油的工频击穿和局部放电特性。发现当变压器油中含水量较高时,半导体TiO2纳米粒子不仅可以使变压器油的工频击穿电压提高至改性前的2倍以上,而且可以有效抑制油中局部放电现象。利用电声脉冲(PEA)对变压器油中电荷累积和消散特性进行了测量研究,结果发现:TiO2纳米粒子能够提高高水分变压器油中电荷的消散速率,一定程度上抑制了水分对变压器油中电场的畸变,从而提高了变压器油的绝缘性能。     

电力变压器绝缘纸热老化的击穿电压特性

基于对矿物油、植物油分别与热稳定绝缘纸组成的油纸绝缘系统在90℃、110℃、130℃下进行的500多天的加速热老化试验,研究了其击穿电压特性变化规律,并且进一步分析了变化产生的主要原因。试验结果表明:两种油纸组合在三个温度下,击穿电压均有上升的趋势,以110℃和90℃下的样品尤为明显;植物油组合的油纸绝缘击穿电压整体高于矿物油组合的油纸绝缘;击穿电压与老化温度、绝缘纸聚合度之间并无明显关系;在老化过程中,整个油纸绝缘系统并未达到水分平衡,绝缘纸中微水含量基本保持在2%以内,老化过程中的微水对绝缘纸的击穿电压影响不大。     

纳米改性矿物绝缘油的老化特性研究

以制备的纳米改性矿物油为研究样品,对添加纳米颗粒前后矿物绝缘油在100℃、老化35天、每隔7天分别测试油样微水含量、击穿电压、介质损耗及酸值,考核老化前后矿物绝缘油性能。测试结果显示,老化前后不同矿物绝缘油理化电气性能均会出现不同程度劣化,添加有纳米颗粒的矿物油表现出更好的抗氧化性能。     

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.     

温度对变压器用油纸绝缘老化的频域介质响应的试验研究

变压器是电网安全运行中最关键的设备之一,由内绝缘(油纸绝缘)问题引发的变压器故障占变压器事故重要部分。目前用于诊断变压器油纸绝缘状态的方法尚存在各自的不足之处,故研究通过无损的诊断方法获取表征油纸绝缘老化状态的特征量,为评估变压器油纸绝缘老化状态提供准确且有价值的参考,无疑具有重要意义。基于频域介质响应的频域谱法是一种诊断电力变压器绝缘老化状态的非破坏性方法,笔者首先通过模拟变压器实际生产流程,制作变压器油纸绝缘试品,并对油纸绝缘试品进行加速热老化试验,得到不同老化程度的油纸绝缘试品。通过频域谱测试并分析了温度对油纸绝缘试品的频域介电特征量变化规律,运用电介质极化理论对测试结果进行了分析,为频域谱技术用于实际变压器油纸绝缘老化状态的无损诊断提供技术积累。结果表明:测量温度对频域谱诊断油纸绝缘老化状态影响显著,采用频温平移因子可以将任意测量温度下的频域谱曲线归算到同一参考温度,解决了测量温度对FDS测试结果的影响。初步研究结果表明,经过频温修正后的FDS能用于不同温度下的变压器油纸绝缘老化的评估。     

水分对油纸绝缘热老化速率及热老化特征参量的影响

本文设计了在110℃和130℃下初始含水量分别为1%、3%、5%的绝缘纸试品在变压器油中的老化试验。系统地研究了不同初始含水量对油纸绝缘热老化速率的影响,分析对比了老化过程中的绝缘纸聚合度、纸中含水量、油中含水量、油中糠醛含量、油中酸值等老化特征参量的变化趋势。研究结果表明:初始含水量从1%增长到3%的绝缘纸平均降解速率的增长率比初始含水量从3%增长到5%时大得多,且从3%增长到5%时降解速率的增长率已经很小,有趋于饱和的趋势;老化过程中油中水分与纸中水分均是波动的,二者的波动幅度有较好的正相关关系,且二者整体上波动趋势的关系与初始含水量有关;水分含量及其变化趋势能影响老化过程中糠醛、酸等老化特征产物的变化趋势。因此本文提出应根据整个老化过程中油、纸二者水分含量整体上波动趋势的关系及波动幅度的大小来对变压器油纸绝缘进行状态评估及受潮分析,并建议在根据传统的油中糠醛、酸值等老化特征参量来对油纸绝缘进行状态评估及故障诊断时需充分考虑水分的影响。     

基于混合电场线性叠加原理的换流变压器内部电场分布规律研究

换流变压器是特高压直流输电系统中的关键设备,其阀侧承受着交直流复合电压。研究热老化对交直流电压在油纸绝缘内分布的影响,可为换流变压器油纸选型提供理论借鉴。选取了换流变压器常用的绝缘油和绝缘纸作为研究对象,并对2种不同油纸组合展开加速热老化试验,测量并分析试验过程中绝缘油和绝缘纸的介电常数和电阻率的变化规律,在此基础上通过油-绝缘纸-油有限元电场仿真模型分析,基于线性叠加原则,得到了交直流电压在热老化过程中的分布变化情况,表明热老化主要影响油纸中直流分量的分布,将显著提高油中的电场强度。     

基于低功率电流互感器的电子式电流互感器

针对传统电磁式电流互感器绝缘复杂、容易磁饱和以及Rogowski线圈测量精度受骨架材料的温度特性和绕制工艺的影响等缺点,研制出一种仅采用一个低功率电流互感器(LPCT)实现大动态范围电流测量的电子式电流互感器.LPCT的输出经过A/D转换、电光转换,由光纤将高电位侧的电流信息传输到低电位侧;通过低电位侧的信号处理电路,同时提供测量和保护两种信号.试验表明,整套装置的准确度满足IEC 60044-8对0.2级计量和5P20保护电子式电流互感器的要求.通过对装置的温度试验得出:在-30℃～70℃温度范围内,系统的比差变化小于±0.1%,角差变化小于±2',验证了装置的实用性.     

多参数关联分析研究变压器油的热老化特性

变压器油的闪点、粘度、酸值、水溶性酸、水分、tanδ、击穿电压、界面张力等参数受各种因素的影响,且相互间存在一定关系并相互影响,建立它们间的关系模型可评估油的性能。通过加速老化实验,定性分析了变压器油 物理、化学和电气参数,确认了它们相互间的关系,进而用多元线性回归方法分别建立了tanδ和击穿电压与水分、 酸值、粘度、闪点、时间的函数关系模型。     

加氢变压器油理化性能的老化研究

在巴德老化条件下,研究加氢变压器油在老化过程中的C族组成变化及油质的老化对运动粘度等理化性能的影响,探讨理化性能与C族组成变化的关系。结果表明:在巴德老化条件下,加氢变压器油的环烷烃组分、界面张力、运动粘度及介质损耗因数出现拐点的时间一致,加氢变压器油的理化性能和电气性能参数之间相互关联,与变压器油的C族组成存在密切的关系。     

变压器油中酸与抗氧化剂协同作用对油硫腐蚀的影响

为了研究变压器油中酸与抗氧化剂2,6-di-tert-butyl-p-cresol(DBPC)协同作用下对油硫腐蚀的影响,在含有腐蚀性硫化物DBDS的变压器油中加入抗氧化剂DBPC与两种不同类型的酸,并在氮气环境下对油纸绝缘进行加速热老化。老化后对铜绕组进行展开并观察铜条与绝缘纸表面的腐蚀沉积;采用气质联动仪(GC-MS)对油中剩余DBDS含量进行测量;利用Arrhenius方程计算酸作用下的腐蚀性硫化物腐蚀铜绕组的活化能。结果表明:酸能加剧铜表面的油硫腐蚀程度;抗氧化剂DBPC在一定程度上能减缓铜表面的腐蚀,氮气环境下绝缘纸表面几乎不存在沉积物。采用Arrhenius方程计算得到油硫腐蚀铜绕组所需的活化能为88.37 k J/mol,酸作用下油硫腐蚀铜绕组所需的活化能相比下降了30.64%。酸的存在使得腐蚀性硫化物腐蚀铜的化学反应更易进行。