变压器用植物绝缘油的研究进展

植物绝缘油比矿物油具有更高的闪点燃点、更好的安全防火性,同时拥有优异的天然降解能力和更高的电气绝缘特性,还可以有效延长变压器绝缘材料的寿命,成为矿物油的绿色替代品。本文综述了国内外植物绝缘油的研究现状,结合近些年的研究成果,从精炼工艺、改性处理、性能提升、应用技术等方面阐述了植物绝缘油的优点、不足、解决思路及研究热点,并对未来的研究发展方向进行了展望。     

负压对绝缘油中水分饱和溶解度的影响

在昼夜温差大的地区,油浸倒立式电流互感器膨胀器内部容易形成负压,影响水分在油纸中的分布,进而影响油纸的绝缘性能.本研究采用间接法测定不同压力和温度下绝缘油中水分的饱和溶解度,基于测试结果采用递归最小二乘法拟合得出Arrhenius方程中油中水分饱和溶解度和温度及压力的关系,研究其影响规律.结果表明:负压导致油中水分饱和溶解度不断降低,且随着温度的升高,这种趋势愈加明显.负压导致油中水分析出形成油中悬浮水或向纸中转移.引入关于压力的平移因子n,建立了压力、温度、油中水分饱和溶解度的数学表达式.将油中酸值、温度和压力作为综合评估油中水分饱和溶解度的因素,建立了多因子的影响规律,其中油中酸值和压力的影响在一定程度上可互相抵消.应用以上研究成果可更准确地评估油浸倒立式电流互感器油纸绝缘的水分分布和绝缘状态.     

初始水分含量对油纸绝缘热老化特性的影响

为探讨初始水分含量对变压器油纸绝缘老化过程的影响机制,设计了绝缘纸初始水分质量分数分别为1%、3%、5%的矿物油-纸绝缘试品在90°C下的加速热老化试验,定期取样测量了绝缘纸聚合度、油纸绝缘水分质量分数、油中糠醛质量浓度、油中酸值等特征参量。然后,在分子模拟软件内建立了不同含水量的矿物油分子、糠醛分子、水合氢离子模型,通过分子动力学模拟技术计算了糠醛分子及水合氢离子与不同水分含量油分子模型之间的扩散系数、相互作用能、径向分布函数。实验结果表明:绝缘纸和矿物油中水分含量在老化过程中均是波动的,油中糠醛和酸值在老化过程中的变化趋势未与绝缘纸聚合度的下降规律相对应,受系统水分含量的影响较大。分子模拟结果表明:水分的增加显著降低了糠醛及小分子酸的扩散能力,并与糠醛及小分子酸形成稳定的氢键;同时,水分与糠醛及小分子酸的极性作用改变了彼此的相互作用能。实验数据与分子模拟结果相互验证,为深入研究油纸绝缘的老化机理及诊断提供了理论参考。     

基于隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容检测系统

为深入研究隔离开关分合时产生的暂态强电磁过程对电子式互感器的影响,建立了基于500 k V空气绝缘开关设备(AIS)隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容检测系统。系统中的高频电流电压组合测量系统采用Rowgowski线圈和电容分压器作为传感器,传感部分和数据采集部分具有良好的电磁屏蔽。对高频电流电压测量系统进行了标定:高频电流测量带宽为1 Hz~10 MHz,高频电压测量带宽为0.1 Hz~30 MHz,满足测量要求。现场实测结果表明:在检测系统上实现了隔离开关分合闸时高频电流、高频电压和电子式互感器输出波形的同时测量,获得了隔离开关分合闸时暂态电流电压典型波形和电子式互感器输出波形。通过波形比对,可实现隔离开关分合操作时电子式互感器受暂态强电磁干扰的影响分析。     

利用局部放电相位分布分析油浸绝缘纸损伤

为深入了解油浸绝缘纸损伤过程中局放统计特性的变化及其与材料损伤的关系,对局部放电二维图谱、放电统计特征量及表面损伤状况利用油浸纸内扁平气隙模型进行了试验研究。根据局部放电二维图谱的变化将损伤过程分为5个阶段,分析了5个损伤阶段中放电统计特征量的变化,并分别用显微镜和扫描电镜对绝缘的表面情况进行了分析,并提供了判断油浸绝缘纸表面状况的参考信息。研究结果表明:在5个损伤阶段中,二维图谱的不对称度和相关度逐渐稳定在1附近,放电量偏斜度在绝缘击穿前呈现负值;绝缘表面伴随有"液滴"和"晶状固体"相继生成;"液滴"的生成是不对称度和相关度趋于稳定及周期性"簇"状出现的原因,"晶状固体"畸变电场结构、影响放电的发生发展,是导致"凹坑"生成并引发"电树枝"的原因。     

油纸绝缘热老化特征参量的多元统计分析

为了得到聚合度与老化特征参量的内在关系,首先对由克拉玛依#25变压器油与普通变压器绝缘纸组成的油纸绝缘试品在90、110和130°C下开展加速热老化实验,并定期取样测量绝缘纸聚合度和油中糠醛体积分数、油中溶解气体体积分数、油中微水质量分数及油中酸值等老化特征参量。然后,引入多元统计分析学中的逐步回归分析和因子分析方法对油纸绝缘热老化的各种特征参量进行了分析。对实验数据的逐步回归分析结果表明,油中糠醛体积分数的对数值与表征油纸绝缘老化状态的绝缘纸聚合度具有较好的线性关系,油中酸值次之,其他老化特征参量与聚合度没有明显的线性关系。因子分析结果表明油纸绝缘热老化特征参量可以压缩为2个主成分因子,新的主成分因子不仅物理意义明确,而且均与绝缘纸聚合度有较好的指数关系。