水分和酸对油纸绝缘老化的协同加速作用研究

为研究水分和酸对油纸绝缘老化的协同加速作用,将不同初始含水量的绝缘纸和不同初始含酸量的绝缘油组成的油纸绝缘在110℃下进行加速热老化试验,并对其老化后绝缘纸的聚合度进行测试分析。结果表明:随着水分和酸初始含量的增加,油纸绝缘的初始降解速率和老化各阶段的平均降解速率均增加。单独增加油纸复合绝缘中的水分或酸含量时,绝缘纸在各个老化时间段的平均降解速率增加不明显。当油纸复合绝缘中的水分和酸的含量同时增加时,则绝缘纸在各个老化时间段的平均降解速率增加显著。酸添加量相同时,分子量越小的酸对绝缘纸的加速老化作用越明显。     

铜类产物对油纸绝缘频域介电谱特性的影响

油浸式电力变压器内部的铜部件易受变压器油老化产生的杂质(酸、硫等物质)的腐蚀而引起变压器故障,为寻求有效监测铜类产物质量分数的途径,对变压器油纸绝缘进行了加速热老化实验,采用两组不同的试样,对铜类产物质量分数不同时变压器油纸绝缘体系的频域介电谱进行了比较分析,结果表明:铜类产物的存在对油纸绝缘复介电常数实部的影响较小,而对复介电常数虚部和介质损耗的影响较大,这种影响在中频段(100~104Hz)最为显著;铜类产物的存在对油纸绝缘体系中的弛豫机制产生了影响,强化的界面极化和离子极化导致了中频段弛豫中心的分开,采用两种不同的弛豫模型对变化前后的频域介电谱曲线进行拟合,拟合结果显示新的弛豫模型有效。     

油纸绝缘频域介电谱特性与聚合度的关联影响规律研究

为研究绝缘纸聚合度与油纸绝缘频域介电谱特性间的关联影响规律,搭建了油纸绝缘频域介电响应测试平台,测试了新绝缘油、低含酸量绝缘油、高含酸量绝缘油、一定老化程度绝缘油分别与不同聚合度绝缘纸所组成的油纸绝缘的复介电常数以及新绝缘油分别与低含水量、高含水量绝缘纸组成的油纸绝缘的复介电常数,并对测试结果进行了对比分析。分析结果表明:绝缘纸聚合度通过影响水分和酸在油纸间的分布情况而对油纸绝缘复介电常数产生关联性影响。利用频域介电谱法诊断油纸绝缘中水分或小分子酸含量时,应考虑聚合度影响两者在油纸间的分布情况后对油纸绝缘频域介电谱特性产生的关联性影响。     

纤维素老化对油纸绝缘水分扩散特性的影响机制

大量变压器进入运行的中后期,绝缘纸老化会对油纸绝缘水分平衡产生影响。试验测试了绝缘纸在空气中、油纸绝缘体系中的水分平衡过程。实验结果表明,相同空气湿度下,绝缘纸聚合度越低,其吸附的水分含量越高;油纸绝缘中,绝缘油中水分含量相同时,绝缘纸聚合度越低,水分向绝缘纸中迁移速率越快,其稳态水分含量越低。绝缘纸老化所发生纤维素微观特性的变化表明空气中老化绝缘纸无定形区增大,聚合度降低,附着在绝缘纸孔隙中的亲水性杂质导致其吸水性增加;油纸绝缘中,老化绝缘纸的无定形区孔隙、纤维素内的孔隙由于绝缘油分子的进入导致间接吸附水的减少,亲水性杂质溶解于油中,比表面积的下降导致亲水基团的减少使得吸附水分的含量降低。最后,将文中实验所得曲线与类Oommen曲线类比,聚合度对油纸绝缘水分平衡的影响可以认为在横坐标方向对类Oommen曲线的平移。     

基于回复电压曲线的油纸绝缘状态评估

回复电压法(recovery voltage method,RVM)是诊断油纸绝缘复合电介质绝缘状态的无损方法。采用回复电压测试装置对不同的初始微水质量分数和老化程度的油纸绝缘试样进行测量,得到回复电压曲线的各个特征参量值:回复电压最大值、初始斜率和中心时间常数;为了更全面地反映油纸绝缘的老化状态,首次定义了一个新的参量:回复电压半衰期,即回复电压值在衰减到回复电压最大值一半的时刻。研究结果表明:在不同的充电电压和充放电时间比下,回复电压最大值、中心时间常数、初始斜率均与绝缘纸聚合度有良好的线性相关性。对于同一绝缘纸试样,回复电压最大值与充电电压以及充放电时间比均为正相关关系,充放电时间比对回复电压最大值的影响更显著;充放电时间比和充电电压对中心时间常数的影响不显著,中心时间常数不易受外部测试条件改变的影响,可较准确反映绝缘试样的老化状态;初始斜率随着充放电时间比的升高而增大,但受到充电电压的影响较小。回复电压半衰期随着充放电时间比的增大而升高,是反映回复电压曲线后期特性的良好特征参量,可反映油纸绝缘慢去极化过程。     

应用极化/去极化电量差模型分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为使用极化/去极化电量差法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程,建立了时域极化/去极化电量差模型,用极化/去极化电量差法分析了不同绝缘纸厚度不同微水质量分数时油纸绝缘的极化/去极化特性,利用时域极化/去极化电量差模型仿真分析了微水扩散暂态过程中油纸绝缘的极化/去极化电量差变化特征。分析结果表明:电量差法能够很好地反映油纸绝缘中微水质量分数的变化,时域极化/去极化电量差模型能够有效反映油纸绝缘微水扩散暂态变化过程。绝缘纸厚度对油纸绝缘极化/去极化电流曲线的影响程度随着绝缘纸厚度的降低而减小。随着油纸绝缘中微水质量分数的增加,电量差与测量时间之间的线性关系更加显著,直线的斜率也随之增加。随着扩散时间的增加,同一测量时刻油纸绝缘极化/去极化电量差沿油纸厚度方向上逐渐趋于等量分布,极化/去极化电量差与测量时间的线性关系更为显著,直线斜率逐渐增大。     

有机酸对变压器油纸绝缘进一步热老化的催化作用试验研究

为研究有机酸对电力变压器油纸绝缘进一步热老化的催化作用,制作了初始水分质量分数均为0.4%的绝缘纸试样和不同类型的酸性绝缘油溶液,在室温(25℃)和90℃下,研究了酸在油纸绝缘系统中的溶解分布特性。接着在90℃下对油纸绝缘试样进行加速热老化,测试了不同老化阶段试样的绝缘纸聚合度以及油纸绝缘试样的极化去极化电流。结果表明:甲酸主要分布在绝缘纸中,并会导致纸中水分向油中扩散,硬脂酸主要分布在绝缘油中;相比于硬脂酸,甲酸极大地加速了绝缘纸的降解速率,使极化去极化电流曲线的上移幅度也更大;甲酸酸值达到0.1×10-3、硬脂酸酸值达到0.3×10-3时会对油纸绝缘进一步热老化起到明显的催化作用;在分析实际运行中影响变压器油纸绝缘热老化的因素时,需特别考虑甲酸等低分子强极性酸对油纸绝缘进一步热老化的催化作用。