不同放电能量下酯类绝缘油的产气差异性分析EI北大核心CSCD

酯类绝缘油作为一种环境友好型绝缘液,在电力变压器中的应用越来越广泛。但不同酯类绝缘油的理化、电气特性具有显著的差异,在相同故障下其产气规律也有一定的区别。该文以天然酯、改性酯以及合成酯为研究对象,研究其在不同放电能量下的产气规律与产气差异,并将特征气体含量与放电能量进行关联性分析。结果表明,不同酯类绝缘油的产气规律具有一定差异,天然酯绝缘油易产生更多的H_(2)和C_(2)H_(6),改性酯和合成酯绝缘油易产生较多的C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2),绝缘油的分子结构和特征气体的溶解特性差异是影响油中溶解气体的主要原因;随着放电能量的增加,H_(2)、CH_(4)和C_(2)H_(6)占比呈现下降趋势,C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)以及CO占比呈现上升趋势;通过特征气体的单位焦耳产气量、C_(2)H_(2)/H_(2)比值以及CO含量可以定性判断放电故障的严重程度。结果可为酯类绝缘油变压器的状态诊断提供参考。     

天然酯绝缘油在油纸界面放电故障条件下的分解产气特性研究

选取菜籽基天然酯绝缘油与矿物绝缘油及两种绝缘油的油浸纸板为研究对象,开展纯油击穿与油纸沿面闪络两种类型的放电故障试验,通过油中溶解气体分析方法研究故障后两种绝缘油产生的油中溶解气体类型与含量,并对比分析两种绝缘油产气特性差异及油纸界面对产气特性的影响。结果表明:在击穿类型放电故障条件下,两种绝缘油产生的溶解故障特征气体类型相同,均为CH_4、C_2H4_、C_2H_6、C_2H_2、H_2、CO、CO_2;相同故障条件下,天然酯绝缘油相较于矿物绝缘油会产生更多的CO;当放电故障发生在油纸界面处时,两种绝缘油中的故障产气量增多,且CO的含量占比上升。     

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。     

单酯绝缘油纸绝缘系统的热老化特性研究

分别在老化温度为130℃及140℃、氮气及空气密封条件下对绝缘纸与单酯类绝缘油、矿物绝缘油组成的油纸绝缘体系进行热老化试验,并对比两种绝缘体系的热老化特性。结果表明：油纸绝缘老化后,单酯绝缘油中的酸值及水分含量均高于矿物绝缘油;氮气氛围条件下,在140℃时,单酯绝缘油相对矿物绝缘油能较大幅度的延长绝缘纸的老化寿命,但在...     

三元混合绝缘油热裂解过程与产气特性

从绝缘油物质成分原子水平研究揭示绝缘油的热裂解产气机制，是科学指导基于油中溶解气体实现变压器故障诊断的关键。基于反应分子动力学对三元混合绝缘油中不同物质成分的单分子、多分子和混合油体系的热裂解动力学过程进行仿真模拟，研究分析了矿物油、天然酯和改性天然酯中不同类型油品分子的热裂解路径及产气行为，以及三元混合绝缘油的热裂解产气特性，并通过油品过热产气试验验证了仿真结果。结果表明：矿物油、天然酯和改性天然酯分子在热应力下会通过解环、脱羧与脱羰等反应转化为链状烃，再逐步裂解为烃类气体小分子；当油品分子体系增大时，分子热裂解方式与油品单分子相同，但其热裂解反应进程会加快。三元混合绝缘油热裂解仿真结果表明，其在低温过热时油中CO₂含量最高，中温过热时油中H₂和烃类气体含量增加，高温过热时油中C₂H₂含量增加，C₂H₄、C₂H₆含量增加显著，该油品过热产气试验结果与仿真结果一致。该成果可为基于油中特征气体分析实现三元混合绝缘油...     

正极性纳秒脉冲电压下天然酯绝缘油的击穿特性和发射光谱

天然酯绝缘油具有优异的电气绝缘性能,是油浸变压器和脉冲功率装置的良好绝缘介质。为了研究天然酯绝缘油在正极性ns脉冲电压下的绝缘特性,考察了针-针电极结构下针电极曲率半径、电极间距对天然酯绝缘油击穿电压的影响以及油中水分体积分数、油温与天然酯绝缘油击穿电压的关系。并利用发射光谱技术对天然酯绝缘油中放电特性进行了光谱诊断。实验结果表明:天然酯绝缘油击穿电压随电极间距的增大而升高,且相同电极间距下其击穿电压随针电极曲率半径的增大而升高;油温升高对天然酯绝缘油击穿电压影响不明显;随着水分体积分数增加,天然酯绝缘油、25号变压器油击穿电压均有所降低,但天然酯绝缘油击穿电压始终高于25号变压器油。天然酯绝缘油击穿发射光谱诊断表明:C原子在击穿过程中表现活跃,在光谱中观察到多条特征谱线;而H原子只发现了1条特征谱线。     

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。     

低温下水分含量对天然酯绝缘油介电特性的影响

为研究低温下水分含量对天然酯绝缘油介电特性的影响,搭建了低温试验平台,在-15～5℃温度区间内对不同水分含量天然酯绝缘油进行交流击穿试验、直流击穿试验和工频介电特性测量。结果表明:低温下天然酯绝缘油的击穿电压随着温度的降低呈现出先减小后增大的趋势,其中直流击穿电压小于交流击穿电压,随着水分含量的增加,交、直流特性曲线逐渐接近;低温条件下水分的形态变化会影响天然酯绝缘油的介质损耗因数,随着温度的降低,天然酯绝缘油的介质损耗因数呈现先增大后减小的趋势,并在-5～0℃内出现极大值,但在低含水量时温度对其介质损耗因数影响不大,水分的存在会增大天然酯绝缘油的介电常数,而温度变化对天然酯绝缘油的介电常数影响不大。     

海上升压站用220 kV酯油变压器选型与优化设计研究

天然酯绝缘油和合成酯绝缘油由于具有生态友好、防火性能优异的特点,在变压器行业得到越来越多的应用。目前,国内还没有环保酯类绝缘油应用于海上升压站220 kV电力变压器的先例。本文根据海上升压站特点与要求对变压器酯油类型和绝缘系统类型进行选型研究,以SZ-150000/220型变压器为对象,建立变压器器身结构改进模型进行仿真分析,仿真验证结果表明酯类绝缘油满足220 kV变压器的绝缘和温升要求。本文通过对比分析和仿真计算探讨了酯类绝缘油用于海上升压站220 kV电力变压器的可行性,并提出优化设计方案使设备适应海上运行环境要求,为酯油变压器在海上升压站的应用提供了参考。     

天然酯绝缘油加速热老化时油中溶解气体研究

对3种不同微水含量的FR3?型天然酯绝缘油试样进行加速热老化试验,并与同等条件下的矿物绝缘油进行老化对比试验,分析两种油中溶解气体随老化时间的变化情况。结果表明:在同等条件下,天然酯绝缘油老化过程产生气体的速率和含量均远高于矿物油的;微水含量为50~2μL/L时,微水含量的差异对老化产气的影响可忽略;绝缘油表面氧气氛围的存在对天然酯老化产气的影响比较大,有氧气存在时,相同老化时间内油中溶解的氢气、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯的含量均升高,而一氧化碳含量则降低。     

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...     

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...     

交直流叠加电压下针板模型放电及产气特性

换流变压器内电场以交直流叠加电场为主,与交流变压器有明显区别,因此其局部放电和产气特性与交流变压器不同,已有的交流诊断依据不适用于换流变压器,需要重新对判定依据进行总结。搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘针板放电试验平台,通过分析放电特征的时间变化趋势及统计规律,总结不同时间的产气特性,得到了适用于换流变压器的诊断依据。研究结果表明：交直流复合电压作用下放电和产气特性表现出明显的阶段特征,整个过程可以划分为3个阶段：放电起始阶段、发展阶段及临近击穿阶段;根据局部放电和产气特性的规律及趋势可以作为换流变压器针板放电阶段的判定依据,即脉冲重复率很小,烃类气体产出极少为起始阶段;脉冲重复率明显增加,CH4产出量大为发展阶段;绝对产气速率超过0.5 mL/h,C2H2产出量最大,且出现C2H6时为临近击穿阶段。     

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。     

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。     

雷电冲击下天然酯的长间隙击穿特性仿真研究

天然酯作为一种环保低碳液体电介质，被普遍认为是矿物油的良好替代品，但其在高场强、长间隙下的放电特性及绝缘性能尚不清晰。该文以天然酯绝缘油为研究对象，基于电流体动力学方程，考虑多种参与电离的甘油三酯分子的电离能、分子数密度和温度对载流子迁移率的影响，建立天然酯流注放电仿真模型，研究不同雷电冲击电压和放电间隙的流注发展特性及典型分子的电离情况，分析流注模式转换与甘油三酯分子电离的联系，以及油隙对击穿电压的影响。结果表明，天然酯的击穿特性不同于矿物油；流注模式转换与高电离能分子电离有关；间隙小于100 mm时，该模型有利于对雷电冲击电压与油隙关系进行模拟判断。该文可为研究天然酯流注发展特性提供新的思路和依据。     

国内文摘与专利

正电力机车牵引变压器绝缘用油的性能对比研究/于会民;张绮;王会娟;等/润滑油,2016(04)文章对国内电力机车牵引变压器绝缘用油的情况进行简述,对绝缘油的常规性能、绝缘性能、热物性能、产气性能、氧化安定性能等方面进行对比分析。分析结果表明:酯类绝缘油的酸值较高和介质损耗因数较大。随着温度的升高绝缘性能下降很快;矿物绝缘油和硅绝缘油的抗雷电击穿能力强,热稳定性能优异,氧化安定性能优良,气体产出量远远小     

变压器植物绝缘油燃烧特性的试验研究

本文中作者选取了变压器合成酯(PFAE)和三种天然酯(大豆油、山茶籽油及菜籽油)植物绝缘油,利用锥形量热仪开展了不同外部辐射热流下变压器油燃烧特性参数的试验研究.     

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.