油老化对油纸绝缘时域介电特性影响的实验研究

为了研究绝缘油老化对变压器油纸绝缘时域介电特性测量结果的影响,以更准确地分析和评估油纸绝缘老化状态,对油浸纸试品进行加速热老化,获取3组不同老化程度的变压器油试样并分析其理化参数。对新绝缘纸试品进行真空干燥,然后使用3组油样分别对干燥的纸样进行充分浸渍获得3组油老化状态不同的油浸纸试品。对每组油浸纸试品进行极化去极化电流(polarization and depolarization currents,PDC)测量,分析油老化引起的油纸绝缘时域介电特性变化。结果表明,变压器油老化后,油中微水含量、酸值、介质损耗因数显著增大,pH值、电阻率减小;油浸纸试品的极化、去极化电流增大,电导电流增大且需要较长时间达到稳定值;试品绝缘电阻R60和吸收比Ka减小。     

基于时域介电法的不同材料油纸绝缘特性研究

为研究油浸式变压器中油浸普通牛皮绝缘纸和油浸热稳定绝缘纸的时域介电特性,文中在实验室开展了不同温度下的油纸样品加速热老化试验。通过极化去极化电流法(PDC)获得PDC曲线,根据曲线分析不同类型油纸绝缘在老化过程中的极化特性差异,从PDC曲线中提取电导率并拟合得曲线,探寻能够表征不同类型油纸绝缘老化程度的特征量。结果表明:普通牛皮绝缘纸试样的老化速度快于热稳定绝缘纸,且在老化后期,后者聚合度下降速率变缓更明显;PDC曲线对绝缘材料的变化十分敏感,对于老化时间相同的两种材料,热稳定绝缘纸的极化去极化电流小于普通绝缘纸,且在较高温度时区别更为明显;由电导率拟合曲线得出,老化程度与电导率关系密切,可作为衡量不同油纸绝缘的老化状态的特征量。     

绝缘文摘与专利

纸板的老化状态对其PDC特性影响的实验研究/王世强;张冠军;魏建林;等/中国电机工程学报,2011(34)为研究纸板劣化对其极化去极化电流(PDC)特性的影响,在实验室内对油浸变压器绝缘纸板进行加速热老     

基于极化/去极化电量差的油浸绝缘纸电导率计算方法

油纸绝缘的老化会引起其极化/去极化特征量发生改变,为了利用极化/去极化特征来定量分析油纸系统的老化状态,提出采用极化/去极化电量差斜率计算绝缘纸电导率的方法,首先在实验室测试了不同老化油纸绝缘样本的极化/去极化电流(PDC),并根据新方法计算出了不同老化样本中绝缘纸的电导率,其次将该方法计算出的电导率与根据IDAX300和Keithley静电仪测得的实验数据计算后的绝缘纸电导率进行了误差对比分析;最后运用最小二乘法求得了绝缘纸电导率与老化天数之间的定量关系。研究结果表明极化/去极化电量差斜率法计算绝缘纸电导率具有一定的有效性,绝缘纸电导率与老化天数呈指数函数关系。本研究将为量化评估油纸绝缘变压器的老化特性提供新的参考。     

扩展Debye模型大时间常数与变压器油纸绝缘老化的定量关系研究

目前,应用极化/去极化电流(PDC)法量化变压器油纸绝缘系统老化状态需深入研究,为了推动该研究工作,通过一系列加速热老化试验以及吸潮试验制备了不同老化状态和水分含量的油纸绝缘样品,测量了样品的PDC图谱;借助扩展Debye电路模型拟合了PDC图谱并获取了模型参数,在深入研究老化对Debye模型参数的影响规律后提出了时域介电特征量扩展Debye模型大时间常数来量化绝缘纸板老化状态。研究结果表明,扩展Debye模型大时间常数与绝缘纸板的聚合度存在较好的指数关系,但与样品的绝缘尺寸无关。     

基于绝缘纸电导率定量评估绝缘纸含水量的研究

定量评估油纸绝缘系统中绝缘纸的含水量,能有效为变压器干燥提供决策依据,延长变压器的使用寿命。极化/去极化电流法能无损检测油纸绝缘系统的电导率,文中基于极化/去极化电流(PDC)测量方法,采用极化/去极化电量差计算出绝缘纸电导率,研究了不同含水量浸油绝缘纸电导率的变化规律;并对比了电导电流法与极化/去极化电量差法计算系统电导率时的误差;最后应用电量差法求出了绝缘纸的电导率,采用最小二乘法对绝缘纸电导率与水分含量进行拟合,获得了绝缘纸电导率与绝缘纸含水量之间的定量关系。研究结果表明:电量差法比电导电流法的计算精度更高,绝缘纸的电导率与水分含量呈指数函数关系,因而绝缘纸电导率可定量评估绝缘纸中的含水量。     

电力变压器油纸绝缘含水量定量评估的时域介电特征量

水分是影响变压器油纸绝缘性能的一个重要因素。为了评估变压器主绝缘中的含水量,从而对变压器的绝缘状态及剩余寿命进行可靠预测,本文利用时域介电响应技术的极化/去极化电流法(Polarization and Depolarization Current,PDC)对变压器油纸绝缘含水量进行了深入研究。首先,在实验室内制备了不同含水量的油浸渍绝缘纸板样品,然后,利用Matlab程序仿真了样品的实测PDC图谱并获取了扩展Debye模型参数。最后,提出了两个能够量化油浸渍绝缘纸板油纸绝缘含水量的新特征量——极化电量斜率Kp与稳定极化电量Qp-5000。分析结果表明:特征量Kp与Qp-5000对纸板样品的含水量变化非常敏感。该特征量与纸板含水量存在指数函数关系。因此,Kp和Qp-5000可以用于变压器油纸绝缘含水量的定量评估。     

基于时域介电法的绝缘纸板水分特征量研究

为了评估变压器绝缘纸板的含水量,从而为现场变压器绝缘状态和寿命估计提供可靠指导,笔者在实验室环境中制备4组不同含水量的油纸绝缘试样,采用极化/去极化电流法(PDC)对不同水分含量绝缘纸板开展了研究,提出了可表征纸板含水量的特征量Q_(paper)。实验结果表明,PDC曲线对油纸绝缘试样含水量的变化十分敏感,且水分含量的改变对于去极化电流曲线的尾端有很大影响;通过去极化电流曲线可以获得拓展Debye模型的各支路参数,且随着水分含量的增加模型支路数量在增加,最大支路时间常数在变大;通过PDC曲线的末端对纸板中水分含量的敏感性,可以拟合出绝缘纸板对应模型支路,从而将绝缘纸板对应支路从Debye模型中筛选出来;特征量Q_(paper)可以反映绝缘纸内部的偶极子转向极化强度,并且Q_(paper)和绝缘纸板水分含量有良好的线性关系,可以考虑用Q_(paper)来做绝缘纸水分含量的特征量。     

不均匀热老化油浸绝缘纸的极化/去极化电流特性研究

为研究温度梯度存在下,变压器油浸绝缘纸不均匀老化极化/去极化电流特性,文中在实验室条件下搭建不均匀热老化试验平台,进行不同温度梯度作用下油浸绝缘纸的不均匀热老化试验。通过测定试样的聚合度和极化/去极化电流得出如下结论:在温度梯度作用下,高温受热绝缘纸的聚合度下降速率大于低温受热绝缘纸;油浸绝缘纸老化后期,聚合度下降速度变缓;在同一温度等级下,处于温度梯度下的油浸绝缘纸老化更严重。油浸绝缘纸受热温度升高,其极化/去极化电流均向左上方平移,电导率增大;在同一温度等级下,油浸绝缘纸不均匀老化下的极化/去极化电流值更大;局部温度升高会加剧油浸绝缘纸老化。     

用于评估油纸绝缘热老化状态的极化/去极化电流特征参量

极化/去极化电流法能灵敏反映介质的绝缘状态,已被应用于变压器油纸绝缘的水分评估中,但通过该方法定量分析油纸绝缘的老化状态尚未见研究报道。为此,对油纸绝缘开展了110°C加速热老化试验,测量了不同老化时间下油纸绝缘样品的极化/去极化电流。通过分析极化/去极化电流特性的变化,提出了一种反映油纸绝缘热老化状态的新特征参量—去极化电量。研究结果表明,试品的去极化电流随老化程度加深不断增大,但其增大趋势微弱,而提出的去极化电量曲线则对试品绝缘老化状态反应极为敏感,且从该曲线中提取的系数A和最大值C这2个特征参量与绝缘纸聚合度满足一阶动力学模型关系式,可以用作评估油纸绝缘热老化程度的特征参量。     

提取杂质后的老化油浸绝缘纸板介电响应特性研究

首先制备老化绝缘纸板样品,并制定了提取老化绝缘纸板水分及分解产物的方法,然后在去除油纸绝缘的杂质及变压器油后,分别针对不同老化状态的油浸纸板开展介电响应实验。分析排除杂质后的老化油浸绝缘纸板的介电响应特性,以及纸板自身老化与油纸绝缘老化对其绝缘状态的影响差异。结果表明:老化时间和激励电压对频域介电谱(FDS)的影响主要集中在中低频段,在高频段介质损耗因数(tanδ)较为稳定;温度变化会导致FDS曲线发生平移,在高频段,温度越高tanδ越小,在低频段,温度越高tanδ越大,且频率越低tanδ的增长趋势越明显。     

Electrical and chemical diagnostics of transformers insulation. B.Accelerated aged insulation samples

This paper describes the analysis of accelerated aged insulation samples to investigate the degradation processes observed in the insulation from aged power transformers. Short-term accelerated ageing experiments were performed on paper-wrapped insulated conductors and on pressboard samples. The condition of aged insulation samples was investigated by two relatively new diagnostic techniques: (a) measurements of interfacial polarization spectra by a DC method; and (b) measurements of molecular weight and its distribution by gel permeation chromatography (GPC). Several other electrical properties of the paper/pressboard samples were also studied. Possible correlations have been investigated among the different measured properties. The GPC results have been used to predict how power transformer insulation molecular weights change with temperature and time     

Increase of static electrification in an aged oil‐immersed transformer

Increase of static electrification activity and discharge generation was experienced during the service operation of an aged power transformer. The transformer oil had high sulfide and sulfoxide contents and was liable to show high ECT value after aging. However, there was no apparent increase in standard ECT (electrostatic charging tendency) measurement of the insulating oil and, therefore, deterioration of pressboard was suspected as the cause of the increase. The ECT tests with aged oil and pressboard sampled from the aged transformer were insufficient to demonstrate the increase in static electrification for the aged transformer. On the other hand, the results suggested a possibility that increase in static electrification can be caused by adsorption of some deterioration compound in the aged oil to the pressboard. In order to make more effective evaluation to the transformer insulation, potential measurement on the pressboard in the oil duct was carried out. The experimental results demonstrated strong increase of the accumulated charge by the aged pressboard, which suggested effectiveness of potential measurement for the assessment of static electrification in transformers. The device of potential measurement for practical use was designed by reducing the necessary amount of oil sampling. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(3): 10–19, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20789     

Electrical and chemical diagnostics of transformers insulation. A.Aged transformer samples

This paper describes the application of two relatively new diagnostic techniques for the determination of insulation condition in aged transformers. The techniques are: (a) measurements of interfacial polarization spectra by a DC method; and (b) measurements of molecular weight and its distribution by gel permeation chromatography. Several other electrical properties of the cellulose polymer were also investigated. Samples were obtained from a retired power transformer and they were analysed by the developed techniques. Six distribution transformers were also tested with the interfacial polarization spectra measurement technique, and the molecular weight of paper/pressboard samples from these transformers were also measured by the gel permeation chromatography. The variation of the results through different locations in a power transformer is discussed in this paper. The possible correlation between different measured properties was investigated and discussed in this paper     

绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响

为研究绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响,采用加热老化方法制备了不同老化程度的绝缘纸板试样,设计了柱板放电模型,采用恒压法对各老化程度绝缘纸板试样进行长时间加压实验,测量并采集了局放信号,统计了不同老化程度绝缘纸板沿面放电各阶段总放电量、最大放电量、放电次数等变化规律,总结了绝缘纸板老化对其沿面放电发展规律的影响。将理论分析与仿真相结合,分析了产生该影响的主要原因。实验结果表明:放电前期,放电主要由处在高场强区的变压器油产生,此时绝缘纸板老化程度对沿面放电总放电量、放电次数、最大放电量等无明显影响;随着放电的发展,绝缘纸板内由老化产生的孔隙中填充的变压器油分解产生气体,加剧了放电程度,此时绝缘纸板老化程度对其沿面放电影响较大,老化程度越高,总放电量、放电次数、最大放电量等增加速度越快,数值也越大。     

采用纳米改性纸板的换流变压器出线装置电场分布

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿真模型,分析了纸板改性对出线装置电场分布的均化作用。试验结果表明:纳米改性绝缘纸板的相对介电常数随纳米Si C掺杂浓度的增加而增加,但增加的幅度不大,随电场强度的增加呈略微上升的趋势;其电导率随着纳米掺杂浓度的增加而增加,当掺杂浓度达到一定值时,电导率随场强增加表现出明显的非线性特征。仿真结果表明:在直流和极性反转电压下,纸板改性可降低绝缘纸板中的场强,提高变压器油中的场强,使油纸绝缘结构中的电场分布更趋于均匀。     

太赫兹时域光谱技术在绝缘纸板微水含量检测中的应用分析

水分是电力设备油纸绝缘寿命的首要劣化因素。将太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）引入到油纸绝缘微水含量测试中,利用太赫兹时域光谱系统对不同微水含量绝缘纸板样品进行测试,得到了不同太赫兹时域及频域响应信号结果并进行拟合,从而获得了可以初步估计纸板中水分含量的计算公式;最后结合太赫兹成像技术对纸板平面的水分不均匀分布情况进行了检测。由于水分子中的氢键在太赫兹波照射下会产生强烈的共振与吸收,在太赫兹透射波中产生明显的反馈作用,基于此原理可以将太赫兹检测技术运用于对绝缘纸板水分含量与分布的评估中。     

基于介电响应的油纸绝缘寿命预测方法

油纸绝缘是油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘寿命受热老化因素影响很大。因此,针对不同温度、不同含水率下的油浸纸板的寿命预测问题进行分析,提出一种应用平移因子和纤维素反应二阶动力学方程预测不同温度、不同含水率下的油浸纸板寿命的方法。首先,针对不同含水率的油浸纸板进行变温介电谱测试和130℃条件下的加速老化试验;其次,依据频温叠加的基本原理,将所测的介电损耗曲线进行计算平移,得到相应含水率油浸纸板的平移因子,根据平移因子计算相应油浸纸板的活化能,并得出油浸纸板含水率与活化能的关系式,重新构造平移因子表达式;最后,将130℃下测得的老化试验数据和平移因子代入纤维素反应二阶动力学方程,使得该模型可以计算不同温度、不同含水率下的油纸绝缘老化寿命。     

温度对油纸绝缘介电响应特性的影响

为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响,以更准确地评估纸板微水含量和老化状态,设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压(RV)和频域谱(FDS)测量的实验,比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数以及介质损耗因数tan、复电容实部C′、虚部C″的频域谱曲线变化,分析变化趋势及原因,研究温度对介电响应方法评估绝缘纸板微水含量及其老化状态的影响。结果显示,随着温度的升高,试品RV极化谱曲线峰值向较短充电时间方向偏移,峰值时间和峰值电压均减小;试品tan和C″频域谱曲线向高频方向偏移,最小值略微增大;C′变大,在较低频率尤其明显。因此,在用介电响应法评估纸板微水含量及老化状态必须考虑温度影响,否则将导致评估结果失实。     

油纸绝缘系统中含高水分绝缘纸板的沿面爬电特性

水分是导致沿面爬电的重要原因之一,为研究高水分质量分数绝缘纸板的沿面爬电特性,分析了实际变压器中绝缘纸板可能达到的高水分质量分数值,建立了绝缘纸板沿面爬电特性试验装置,制备了相应高水分质量分数的绝缘纸板,对其沿面爬电过程进行了观测。研究结果表明：油中水分质量分数在30×l0^－6“时,变压器中绝缘纸板的局部水分质量分数...