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。     

纳米改性变压器油制备与绝缘特性研究现状

目前纳米变压器油由于其高散热性和高绝缘性能受到越来越广泛的关注。以近年来纳米变压器油和纳米油纸复合系统的研究现状为基础,分析了纳米变压器油的制备及其导热性能和电气性能(如击穿、局部放电、老化、抗水分特性等),同时分析了纳米油纸系统的制备及其电气性能(如击穿、局部放电等),并分别介绍了目前常用的3种用于解释绝缘油介质和油纸复合系统介质中纳米颗粒改性机理的模型,最后提出了纳米变压器油领域后续研究需要关注的问题,即纳米粒子材料的选择,低成本、高性能纳米粒子的制备,纳米粒子对纳米油电导率和介质损耗的影响,纳米粒子对油纸复合系统的影响。     

纳米改性技术在变压器油纸介质上应用的研究现状与未来展望

纳米改性绝缘油由于具有良好的散热和绝缘性能受到了广泛关注。但是作为变压器的内绝缘,绝缘油通过和绝缘纸(板)相配合才能达到最佳性能。本文概述了国内外纳米油纸复合介质的研究现状,对比介绍了两种不同制备工艺,综述了纳米改性前后油纸复合介质电气绝缘性能的变化,分析了其改性机理,最后提出了纳米改性油纸复合介质现阶段存在的问题以及未来的研究方向。     

纳米改性变压器油电气及导热性能研究现状

本文概述了纳米改性变压器油的发展历史以及纳米流体的制备方法,总结了纳米颗粒对纳米改性变压器油电气特性(击穿性能、介电特性)的影响,分析了纳米颗粒对变压器油介电性能的作用机理;阐述了纳米颗粒对变压器油导热性能的影响及其作用机理;最后综述了新型环境友好型植物油的纳米改性研究工作以及相关的研究成果。文章认为适当的纳米颗粒会对变压器油的电气和导热性能带来显著的提升,可以满足充油电力设备小型化和向更高电压等级发展的需求。     

纳米粒子对油纸复合绝缘系统影响的试验与仿真

传统变压器油纸复合介质已不能满足特高压等级对大容量、小型化绝缘系统的要求。为得到高性能的油纸绝缘系统,开展了纳米改性的油纸复合绝缘系统的试验和仿真研究,对比测试了有无添加纳米粒子的油纸复合绝缘的操作冲击击穿电压,建立了油纸系统下油中流注的发展模型,基于该模型,计算了沿面流注通道内的电场、空间电荷和绝缘纸表面沿面电荷分布。研究表明,纳米粒子改性的油纸系统的耐压性能较传统油纸系统有10%左右的提高,纸绝缘的面电荷密度从0.020 C/m2降为0.016 C/m2,纳米粒子可以抑制油中流注和沿面流注的发展,从而提高了油纸复合介质的绝缘性能。     

不同含水量油纸绝缘的交直流空间电荷特性研究

换流变压器在正常运行过程中,水分会导致油纸绝缘电气性能下降并加速其老化,导致寿命下降和绝缘击穿。为研究水分对油纸绝缘交直流复合电压下空间电荷特性与击穿特性的影响,制备不同含水量的油纸绝缘试样,利用交直流复合电压下空间电荷测量系统,得到了交流、直流及交直流复合电压形式下水分含量对油纸绝缘空间电荷特性的影响规律,同时研究了...     

纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性

为寻求提高变压器油纸复合绝缘特性可能途径,开展了纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性研究。利用电介质频率响应法,对比测试了添加纳米改性前后油纸复合绝缘不同微水含量、在不同温度条件下,10^-4～10^-6Hz范围频率响应;建立基于Cole-Cole函数的弛豫模型分析实验结果,并通过最小二乘法拟合得到弛豫模型参数;分析小同微水含量及温度条件下添加纳米粒子对弛豫参数的影响。结果表明：所建立的弛豫模型能较好地反映油纸复合绝缘频率响应特性,弛豫模型参数能反映油纸复合绝缘状态的变化规律;添加纳米粒子引入了新弛豫机制,在低频及高频段,降低了油纸复合绝缘的介质损耗,在0．1～100Hz频率范围内却增大了其介质损耗,且随着温度升高及微水含量增加,影响越显著。     

纳米TiO2改性纤维素绝缘纸板热老化特性

为探究纳米TiO_2改性纤维素纸板长期热老化条件下的电气特性,制备了不同质量分数与粒径的纳米TiO_2复合绝缘和普通绝缘纸板。利用两参数威布尔(Weibull)分布模型计算纳米复合纸板的绝缘失效率,讨论了击穿电压与TiO_2掺杂质量分数之间的关系,确定最佳掺杂质量分数为5%,粒径为10 nm。将样品进行加速热老化试验,测量分析其交直流击穿场强、相对介电常数和电阻率等参数以及油纸颜色和表面微观结构的变化规律;采用有限元软件计算交直流电场分布。仿真结果表明:与未改性绝缘纸板相比,老化后的纳米复合油纸绝缘中,纸板承受的交、直流场强占比更高。试验结果表明:在不同热老化阶段,纳米复合绝缘纸板的交直流电气特性和抗热老化性能始终优于未改性纸板,纳米TiO_2减弱了纸板内部纤维素链的极化,降低了载流子迁移率,改善了绝缘纸板内部场强,提高了电气性能,有效延缓了油纸绝缘的热老化过程,与仿真结果一致。     

热老化下换流变压器内油纸绝缘组合理化和电气特性研究

换流变压器是特高压直流输电系统十分重要的电力设备,其内部的油纸绝缘水平和运行状况直接关系到电力系统的安全与稳定。研究换流变压器内部油纸绝缘在热老化下的理化特性,将有助于提升换流变压器的油纸绝缘水平。选取了特高压换流变压器可能采用的绝缘油纸作为研究对象,对四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纸聚合度、油中水分含量、油中酸值、绝缘油运动黏度、热稳定性、相对介电常数和介质损耗因数的变化情况,给出油纸绝缘理化和电气特性的理论参考。     

换流变压器阀侧套管油纸绝缘研究现状

换流变压器作为连接高压直流输电系统交流侧和直流侧的关键设备,其阀侧出线装置可靠性直接关系到电力系统的安全稳定运行。油纸绝缘作为阀侧出线装置的主绝缘,长期受到交/直流复合电场以及极性反转等复杂工况的影响,在受到电场、热场以及机械应力等多场耦合作用下易发生绝缘劣化积累空间电荷,而油纸绝缘介电参数和电导参数的不匹配也将使得界面电荷积累严重,导致沿面闪络或绝缘击穿,这也是目前换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构发展面临的严峻问题。本文综合国内外研究现状论述了换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘研究进展,分析了油纸绝缘在不同环境工况下电荷行为、局部放电和击穿特性,探讨了电场、温度、水分、老化等因素对其的影响,并对绝缘纸改性进行论述,展望了未来换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构改性的发展趋势。这些研究成果的总结能为油纸绝缘材料的发展、改善提供参考和借鉴。     

换流变压器阀侧绕组端部电场的特性分析

由于直流分量的作用，换流变压器阀侧绕组端部电场特性与电力变压器有很大差别。本文首先分析了该电场的励磁电压类别；然后介绍了油纸复合绝缘的材料特性；最后通过算例总结了各种励磁电压作用下，油纸复合绝缘中的电场分布特点。     

水分对换流变压器油纸绝缘电气强度与机械强度的影响

为分析换流变压器内部油纸绝缘含水量的变化规律,搭建了油纸绝缘电气强度与力学性能测试平台,研究了不同水分含量下油纸绝缘材料的电气性能与力学性能的变化情况,分析了不同水分含量与电压类型作用下油纸绝缘击穿特性的变化规律,并通过分子模拟仿真的方式分析了水分增加引起油纸绝缘内部氢键的变化差异,得到了水分导致油纸绝缘力学性能变化的机理。结果表明:随着油纸绝缘中水分含量的增加,直流电压下的击穿电压降幅更加明显,同时也会导致机械强度的降低。     

电力变压器油纸绝缘热老化研究综述

综述了电力变压器油纸绝缘老化的研究现状,剖析了影响变压器油纸绝缘老化的各种因素。分析了变压器油纸绝缘热老化特征产物及规律,强调了水分对变压器油纸绝缘热老化的影响。分别总结了变压器油纸绝缘热老化的理化和电气特征量,并从微观形貌和分子动力学模拟层面探索绝缘纸内部纤维素的断链机理,从而讨论各种因素对绝缘热老化的影响机制。最后提出了电力变压器绝缘热老化领域后续关注的问题。     

AlN纳米改性变压器油的电热性能及其应用研究

纳米颗粒改性变压器油由于其具有散热性能和绝缘性能等优势受到越来越广泛的关注。在总结近年来纳米改性变压器油研究现状的基础上,采用氮化铝(Al N)制备了纳米改性变压器油,并对其导热特性、绝缘特性及其应用进行研究。结果表明:Al N纳米粒子最高能使改性变压器油的热导率提高7%。同时,Al N纳米改性变压器油的正极性雷电冲击击穿电压最高提升了50%。此外,通过现场试验验证了Al N纳米变压器油的散热性能。纳米改性变压器油能显著提升变压器的散热能力,在相似环境中,额定负荷下纳米油变压器中的油温比普通油变压器约低12℃。     

TiO_2纳米粒子浓度对油纸复合绝缘击穿特性和界面电荷的影响

为探究直流电压下纳米粒子对油纸复合绝缘电气性能的影响,制备不同浓度TiO_2纳米粒子改性油纸试样,对比测试试样的极化电流和直流击穿电压,并借助扩展Debye电路模型建立油纸复合绝缘击穿模型,分析升压过程中电压分布和界面电荷积聚情况。结果表明:纳米粒子的添加导致极化电流显著增大;油纸复合结构击穿电压随纳米粒子浓度的增大先上升后下降,且存在极性效应。分析表明,受纳米粒子添加对松弛极化的影响,不同浓度纳米油纸复合绝缘结构界面电荷极性和积聚量不同,这是导致电压分布和击穿过程差异的根本原因,同时纤维素对负电荷的吸附是存在极性效应的主要原因。     

换流变压器油纸绝缘局部放电及电荷分布特性研究综述

油纸绝缘作为换流变压器(简称:换流变)阀侧绕组的主要绝缘形式,长期受到交直流复合电压、谐波以及极性反转等复杂工况的影响,其在电场、温度、水分等因素作用下易发生局部放电和空间电荷/界面电荷积聚,从而诱发绝缘介质劣化或击穿。为此从油纸绝缘局部放电及电荷分布特性两方面对国内外研究现状、研究热点和成果进行阐述,总结了不同电压类型、不同老化因素、不同绝缘位置等对油纸绝缘局部放电及电荷分布特性的影响规律,展望了油纸绝缘局部放电特性与机理的研究趋势,指出在极不均匀电场以及谐波、脉冲电压作用下的局部放电特性是未来研究的重点方向,并且需结合电荷分布试验/仿真/分子模拟从宏观和微观角度同时探究电荷分布与局部放电机理的内在联系。这些研究成果的总结可为基于局部放电特征的换流变在线监测技术以及换流变绝缘性能改进提供参考和借鉴。     

纳米Al_2O_3掺杂对油纸绝缘热老化特性的影响

油纸绝缘的热老化特性是影响变压器寿命的重要因素。为获得具有优良抗热老化性能的油纸绝缘,在绝缘纸抄造的过程中掺杂纳米Al_2O_3,通过测试复合绝缘纸的电气强度确定最佳掺杂质量分数为2%。将复合绝缘纸、普通绝缘纸分别进行浸油处理,并在130℃下进行31 d的加速热老化试验,测量分析绝缘纸的工频击穿强度、介电常数、介质损耗、聚合度、抗张强度与绝缘油中糠醛含量、油的颜色、酸值、水分、粘度和油中溶解气体等参数随老化时间的变化规律。结果表明:与普通油纸绝缘相比,热老化过程中复合绝缘纸的电气性能始终优于普通绝缘纸,聚合度和抗张强度下降速度减缓,浸渍复合绝缘纸的绝缘油颜色较浅、粘度变化小,油浸复合绝缘纸的老化产物生成量少。最后提出在热老化过程中纳米Al_2O_3表面羟基能有效吸附水分、中和小分子酸,从而抑制了H+在热老化反应中的催化作用,有效延缓了油纸绝缘的热老化。     

芳纶纳米纤维绝缘纸在新型油纸绝缘中的热老化特性研究

制备了以芳纶纳米纤维为基本结构单元的新型绝缘纸，系统研究了其在天然酯绝缘油及矿物绝缘油中的老化特性，并与商用Nomex T410绝缘纸进行对比分析。结果表明：芳纶纳米纤维基绝缘纸具有更好的热稳定性和耐老化特性，经相同条件的加速热老化实验后，芳纶纳米纤维基绝缘纸的力学性能以及电气特性均优于Nomex T410绝缘纸；由天然酯绝缘油与芳纶纳米纤维基绝缘纸配合形成的新型油纸绝缘系统，可有效延长变压器的寿命，为绿色低碳电工能源装备的绝缘设计及开发提供了参考。     

交直流复合电压下油纸绝缘内部气隙缺陷局部放电特性

为了研究换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,制作了典型的油纸内部气隙缺陷放电模型,设计了交流和直流电压叠加的实验回路,模拟换流变压器绝缘承受的电压类型。针对实验模型施加不同分量的交流电压和直流电压,用脉冲电流法分别检测该模型局部放电的各个特征参数,进行比较研究。总结了复合电压下油纸气隙放电模型的局部放电脉冲特征规律,并分析了其放电机理。结果表明,交直流复合电压下的油纸绝缘气隙放电具有不同于交流和直流下局部放电新的特点。为实现换流变压器的绝缘状态在线监测与综合评估积累了经验数据。     

纳米改性变压器油研究进展

目前纳米改性变压器油由于其高散热性和独特的电气性能,正受到越来越广泛的关注.以近年来纳米改性变压器油的相关研究成果为基础,分析了纳米改性变压器油在导热、击穿、老化、抗水分影响以及改性油-纸相互作用等方面的特点,并介绍了目前常用的3种用于解释绝缘油介质中纳米颗粒改性机理的理论模型,最后提出了纳米改性变压器油领域后续研究需要关注的问题,即纳米颗粒材料体系的选择、高稳定性改性变压器油的制备工艺以及纳米颗粒对变压器油的改性机理.