变压器油纸绝缘极化电流特性影响因素的分析

为研究不同环境因素下油纸绝缘极化电流特性变化规律,搭建了油纸绝缘极化电流特性测试系统,应用该系统测试了不同温度、水分和油隙下油纸绝缘体系的极化电流特性,并通过参数拟合法进行了曲面拟合。结果表明：温度升高,极化电流增大,温度主要通过影响油纸绝缘弛豫时间而影响极化电流特性;水分含量增加,极化电流增大,绝缘油和绝缘纸的直流电导率分别与油中和纸中的水分含量呈指数关系,通过极化电流法可直接得到油中和纸中的水分含量;油隙增大,极化电流初值减小,终值增大,油隙是影响油纸绝缘极化电流特性的一个不可忽略的因素,在测试分析过程中予以重视。     

基于极化/去极化电流法的油纸绝缘时域电导模型

时域介质响应法是一种评估变压器绝缘状态的新方法,然而目前尚无公认的时域特征量能很好地表征油纸绝缘的极化特性。基于极化/去极化电流法提出了新的时域介质响应法的特征量—极化电导率,并建立了时域电导模型。搭建了用来测试油纸绝缘极化电导率的实验平台,测试了不同温度下油纸绝缘的极化电导率,并计算了油浸纸的极化电导率。实验结果表明:油隙作为油纸绝缘极化特性的影响因素之一,在测试分析过程中应当予以考虑。极化电导率随温度升高而增大,充电时间一定时,极化电导率对数与温度倒数成线性关系。极化电导率能很好地表征油纸绝缘的极化特性,与频域响应法特征量—复介电常数的关系明确,为评估油纸绝缘状态提供了新的思路和有益参考。     

温度梯度下双层油纸绝缘系统的空间电荷分布特性

换流变压器为直流高压输电系统中的重要设备,但因其运行工况的特殊性,其内部油纸等绝缘材料往往承受较大的内外温度差异作用。针对换流变压器中双层油纸绝缘系统存在的内外温度不同的温度梯度效应对油纸绝缘中空间电荷分布的影响,利用电声脉冲法测量了不同温度梯度下（Δθ=0、20、40°C）,电压分别为-3.4、-10.2、-20.4kV（即平均电场强度分别为10、30、60MV/m）时双层油纸中空间电荷在20min内随时间变化规律及电场分布。实验结果表明：在低场强下,上下电极均有明显的同极性电荷注入;温度梯度使低温侧出现异极性电荷,并且随着温度梯度的增大、电压的升高,低温侧异极性电荷越来越多,从而使低温侧的场强畸变越来越大;加压后,2层油纸界面处开始积累与上电极相同极性的电荷,并且界面处电荷量随温度梯度及电压的增大而增大,但电荷密度出现饱和现象。经分析可知,油纸界面起到阻挡正负电荷通过的作用,而温度对电极注入特性及试样电导特性的影响为温度梯度影响空间电荷分布的主要原因。     

温度对油纸绝缘结构的击穿特性影响的研究

本文为了研究油纸复合绝缘在不同电压作用下的电场分布,建立了简化的油纸绝缘结构模型,利用有限元分析法对电场分布进行分析,总结油纸复合绝缘在不同电压作用下的电场分布规律及影响因素,对在不同温度及多种试验电压形式下油纸绝缘结构的击穿特性进行试验.结果表明虽然影响油纸结构击穿特性的因素较多,比较复杂,但也有一定的规律性.油纸绝缘结构的击穿问题是变压器故障的主要原因,该研究可为变压器的绝缘设计制造提供理论根据.     

温度对油纸绝缘结构的击穿特性影响的研究

本文为了研究油纸复合绝缘在不同电压作用下的电场分布,建立了简化的油纸绝缘结构模型,利用有限元分析法对电场分布进行分析,总结油纸复合绝缘在不同电压作用下的电场分布规律及影响因素,对在不同温度及多种试验电压形式下油纸绝缘结构的击穿特性进行试验。结果表明虽然影响油纸结构击穿特性的因素较多,比较复杂,但也有一定的规律性。油纸绝缘结构的击穿问题是变压器故障的主要原因,该研究可为变压器的绝缘设计制造提供理论根据。     

基于改进电声脉冲测试系统的油纸绝缘混合体系空间电荷动态行为特性

目前国内外关于油纸绝缘介质空间电荷特性的研究全部基于油浸绝缘纸,且已有的电声脉冲测试系统无法实现对油隙与油浸纸组合而成的混合体系的空间电荷特性的测试。通过采用改进的电声脉冲测试系统首次对油隙与油浸纸板组合而成的混合体系的空间电荷动态行为特性进行研究,分析空间电荷积聚对油纸混合体系内部电场分布的影响。研究发现油纸绝缘界面处及油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷和电场畸变程度与绝缘油和油浸纸板的电导率关系很大。由绝缘油劣化导致油纸绝缘系统的电导率提升更易引起油浸纸内部场强严重畸变,油浸纸内部最大场强约达到平均场强的2.5倍。而由油浸纸电导率增大引起的油纸绝缘系统的电导率提升减轻了油浸纸内部的电场畸变程度,但电荷快速迁移会导致介质热效应显著也易诱发击穿。消除绝缘结构界面引起的空间电荷积聚效应、限制空间电荷在绝缘介质内部的快速迁移或使电荷在介质内部分布更加均匀,从三方面出发将有助于抑制空间电荷的危害。     

换流变压器油纸绝缘的V-t特性试验研究

为研究换流变压器中油纸绝缘的直流特性,建立了一套高压直流试验系统,对油纸绝缘进行击穿电压与击穿时间的关系试验,即V-t特性试验.采用t×Vn C的模型对试验数据进行分析,得出了油纸绝缘V-t特性参数及试验规律.     

油隙对变压器油纸绝缘频率响应特性的影响规律

频率响应法是一种评估变压器油纸绝缘状态和水分含量的方法,为研究油隙对油纸绝缘频率响应的影响规律,使用频率响应法对油纸绝缘进行建模,搭建油纸绝缘频率响应实验平台,对不同油隙大小的油纸绝缘系统频率响应进行测试和计算。结果表明：油纸绝缘系统的频率特性可以由油隙和油浸纸的频率特性进行叠加得到。油隙的大小对油纸绝缘系统频率响应测试结果尤其是低频部分的影响较大,而频率响应的低频部分对油纸绝缘状态和微水含量十分敏感,因此油隙大小是影响油纸绝缘频率响应特性的一个不可忽略的因子。     

直流电场下油纸绝缘楔形油隙局部放电仿真研究

换流变压器是特高压直流设备的重要组成部分,在不均匀电场作用下,换流变压器中会发生局部放电现象,可用楔形电极模型进行模拟.为研究油纸绝缘在楔形电极的局部放电特性,基于双极性电荷输运和流体动力学漂移扩散理论建立二维轴对称仿真模型,计算获得纳秒尺度下的微观放电图像,得到空间电荷和电场强度分布的变化过程,并讨论电压幅值、电荷迁...     

直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性综述

换流变压器阀侧绕组长期处于直流电场分量作用下,其绝缘面临严重的纤维杂质成桥放电问题。对此,系统综述了直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性研究进展。首先论述了纤维杂质在电、热、流场作用下的生成机制,指出电场下的空间电荷作用及电场力作用、热场下的热裂解及氧化裂解、流场下的分子振动均可能导致纤维脱落而形成杂质;其次探讨了油中自由纤维杂质迁移规律,提出纤维杂质运动过程主要考虑重力、浮力、库伦力、介电泳力及粘滞阻力的影响,且直流电场作用是纤维杂质成桥的必要条件;随后介绍了直流电压作用下纤维杂质诱发油中放电机理,指出纤维杂质易与水构成“核壳”高电导结构,并以直接场畸变效应及亚稳态液体成核气化效应诱发油中放电。在此基础上,提出目前直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电研究亟待解决的关键科学问题,即探究电、热、流多场协同作用下的纤维素分子链断裂机理,揭示纤维杂质动力学行为特征对油中电荷行为的影响规律。     

直流电场下典型油纸绝缘结构油流带电特性

为研究直流电场作用下油纸绝缘油流带电特性,在实验室搭建了同轴圆柱电极结构的油纸绝缘模型,利用密闭油循环系统开展了直流电场下油流带电的实验研究,并探讨了直流电场幅值和油流速度对油流带电的影响。实验结果表明,直流电场会显著提高油纸绝缘油流带电程度,随外施电场强度的提高冲流电流呈上升趋势;流速对冲流电流的影响与外施电场强度有关,在无外施电场时冲流电流随流速增加而呈线性或指数增加,在低场强下冲流电流随油流流速增加出现饱和现象,但在高场强下随着流速的增加冲流电流呈线性增加。分析可得:油流带电与油纸界面处离子的扩散与迁移有关,温度通过影响油纸界面处的离子迁移速度而影响油流带电特性。     

油纸绝缘电流互感器的绝缘设计

分析了倒立式油纸绝缘电流互感器的主绝缘结构,并建立物理与数学模型,在此基础上利用计算机软件对其绝缘结构进行了优化设计,计算对比了不同参数组合下主绝缘轴向与径向的电场分布,提出了更为有利于电场改善的绝缘结构设计。     

油纸绝缘电流互感器的绝缘设计

分析了倒立式油纸绝缘电流互感器的主绝缘结构,并建立物理与数学模型,在此基础上利用计算机软件对其绝缘结构进行了优化设计,计算对比了不同参数组合下主绝缘轴向与径向的电场分布,提出了更为有利于电场改善的绝缘结构设计。     

变压器油纸绝缘系统中的空间电荷现象

特高压直流输电技术的发展对换流变压器绝缘系统的性能及安全稳定运行提出越来越高的要求,而空间电荷问题是影响和制约变压器油纸绝缘材料耐电强度,导致其老化和破坏的重要因素.针对换流变压器开展在交直流复合、极性反转等复杂电场作用下的空间电荷相关机理和试验研究具有重要的理论价值,而且对工程实际中的绝缘结构设计、材料制备与生产工艺亦具有指导意义.为此,针对近年来国内外油纸绝缘领域中有关空间电荷方面的研究成果和进展予以阐述和评价.在变压器油流注放电发展过程的数值仿真方面、国外学者通过数学、物理模型的建立,得到了随时间快速推移的场强与电荷浓度波峰、这是变压器油中流注发展的标志性现象.在电声脉冲法测量空间电荷方面,国内学者通过不同场强、湿度和老化程度下油纸绝缘介质中的空间特性,确定了载流子的类型、迁移率、陷阱深度、并引入量子化学方法计算得到油纸介质的分子能态密度、这是今后对微观与介观深入研究的重要方向.在复合电场条件下非线性与各向异性电场与空间电荷仿真方面、现有计算方法较为成熟.如何建市更为准确、完整的模型以得到更为符合实际的结果、则是今后的发展方向.     

极性反转时典型油纸复合绝缘的电场特性

极性反转是换流变压器一种特殊的工作状态,因极性反转时空间电荷的作用,绝缘油中会出现极高的危险场强。文中采用ANSYS10.0有限元仿真软件计算了极性反转时板-板、同轴、棒-板及换流变压器阀侧绕组端部局部模型等几种典型油纸复合绝缘电场的场强,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、油纸电导比、极性反转时间等参数的关系曲线。在板-板油纸复合绝缘中,增加绝缘纸板的厚度可以降低极性反转时油中及纸中场强。但在同轴油纸复合绝缘中,当绝缘厚度超过一定值后,纸中极性反转场强反而增加。在棒-板油纸复合绝缘中,极性反转场强与绝缘纸板的尺寸及位置关系具有较大的不确定性。延长极性反转时间可降低极性反转时的场强。极性反转场强随油纸电导比增加而增加,且存在饱和现象。     

复合电场下油纸（板）绝缘击穿特性及其数学模型

为研究油纸复合绝缘在复合电场下的击穿特性,以典型油-纸绝缘结构为主要研究对象,首先通过试验方法得到了典型油-纸绝缘在复合电场下的击穿特性;又根据等效电路模型得到仿真边界条件,对变压器油和绝缘纸板中的电场分布进行了仿真分析;然后,分别对变压器油和浸油纸板的击穿特性进行了测试。根据两种介质中电场的数学表达式,得到了电场E和交流百分含量η之间的关系,并将其电场分布图像与油、纸板的击穿场强进行了比对和分析,总结出油纸复合绝缘击穿电压随交流含量变化的数学表达式。据此,提出随交流含量变化两种介质中的电场强度改变和各自介电强度的差别是导致整体击穿电压呈现先升后降趋势的主要原因。     

油纸绝缘系统在复合电场作用下的电场分布特性研究

研究了不同情况下的变压器油和浸油绝缘纸板的电导率和介电常数,采用有限元软件计算了不同幅值、不同类型电场作用下的油纸绝缘系统内部电场分布特性,提出了混合场强下的电场分布特性。     

换流变压器油纸绝缘复合电场击穿特性及其试验方法

为了查明换流变压器油纸绝缘在交流叠加直流电场下的击穿特性,利用交流、直流及交流叠加直流等复合电场,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘进行了击穿试验研究。结果表明：油隙的击穿场强几乎不随交流电压分量变化;浸油纸板击穿场强随交流电压分量增加迅速下降;受浸油纸板击穿特性影响,油纸复合绝缘击穿场强随交流电压分量减小明显提高。说明油隙的击穿场强与交流电压分量基本无关,但浸油纸板的击穿场强受交流电压分量影响严重。依据试验结果,进一步对换流变压器交流和直流电压试验项目的有效性进行了讨论。经分析发现换流变压器主绝缘的油隙与浸油纸板在运行电压下出现的最高电压仍为交流叠加直流电压。交流和直流电压试验的电压幅值能够满足要求,但电压波形与承受的运行电压相差较大。认为交流电压试验考核油隙绝缘介电强度是有效的,而直流电压试验考核浸油纸板绝缘介电强度并不充分。