纤维素老化对矿物油浸绝缘纸中 水分扩散的影响

纤维素老化对绝缘纸吸湿性能具有显著的影响,为了能够更有效地评估绝缘纸中的水分含量,该文针对纤维素老化对绝缘纸中水分扩散的影响进行了研究。首先,通过试验材料处理及测试得到了不同温度、不同厚度下油浸绝缘纸中暂态水分;然后,基于Fick第二扩散定律及有限元仿真模型提取得到了不同老化油浸绝缘纸的水分扩散系数及平衡时间常数;最后,研究了纤维素老化对扩散系数及平衡时间常数的影响,在研究温度范围内,得出扩散系数的经验表达式。研究结果表明,随着绝缘纸老化程度的加深,在相同温度下,绝缘纸水分吸收速率上升,稳态水分含量降低,水分平衡时间降低。     

应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为将极化/去极化电流法用于油纸绝缘的微水扩散暂态过程研究,通过建立油纸绝缘微水扩散不平衡时的时域极化模型,提出了根据微水扩散达到稳态时的极化/去极化电流特性求解微水扩散不平衡时的极化/去极化电流的方法,并通过试验验证该方法的有效性。研究结果表明:随着水分含量的增加,油纸绝缘的极化/去极化电流增大,纸中微水分布的不均匀性产生的极化严重影响了油纸绝缘的极化/去极化电流特性,自由电荷迁移和界面极化建立变得困难和缓慢,极化/去极化电流减小;微水扩散不平衡时绝缘纸的电导率分布与纸中微水质量分数分布密切相关,可以作为表征纸中微水分布的特征量。     

温度、水分、老化对变压器油中糠醛及绝缘纸老化评估的影响和修正

为修正温度、水分和老化对变压器油中糠醛含量和绝缘纸老化评估的影响,该文在实验室条件下进行了加速热老化、吸潮和恒温平衡实验,制备出3种温度、4种老化程度和5种含水量组合的60组油纸绝缘样品。分别检测油、纸中的糠醛含量,计算糠醛在油纸间的分布比例,分析了温度、水分和老化对油中糠醛分布的影响并建立定量模型。研究结果表明,运行温度、绝缘含水量、老化程度的差别均会改变糠醛在油纸间的分布比例,导致油中糠醛含量的变化。油中糠醛比例与温度、水分含量正相关,与绝缘纸聚合度负相关。此外,建立了糠醛–聚合度方程,引入油中糠醛分布定量模型,结果表明该模型能够有效修正糠醛分布对绝缘纸老化评估的干扰,提高绝缘纸老化评估的准确性。     

油纸绝缘微水扩散的暂态分布模型

用费克(Fick)第二扩散定律推导油纸绝缘中微水扩散的方程,通过分析边界条件并用数值分析法求解该偏微分方程,得到不同时刻绝缘纸中微水浓度随厚度变化的分布曲线,通过对这些分布曲线的积分计算获得绝缘纸中平均微水浓度随时间的变化曲线,数学分析和实验结果都表明该曲线符合指数函数,但该指数函数的平衡时间受温度、油纸绝缘中微水的稳态浓度、绝缘纸的厚度和透水方式等因素的影响,计算机仿真表明这几种因素对平衡时间的影响是互相独立的。最后通过求取所有单个因素下的平衡时间计算式,综合得到多个因素下的平衡时间的计算方程式。     

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。     

糠醛在油纸绝缘系统中的动态扩散过程

油中糠醛评估绝缘纸老化受温度及换油的影响,建立可靠的糠醛温度归一化和换油修正方法的前提是分析糠醛在绝缘油中的动态扩散过程。以实验室加速热老化为基础,研究了四种不同温度、四种不同老化程度油纸绝缘样品中糠醛的扩散过程;以菲克第二定律为理论依据,研究了不同温度、不同老化程度下糠醛在绝缘油中的扩散系数,建立糠醛动态扩散模型,并使用试验数据对其进行了验证。研究结果表明,糠醛在绝缘油中的扩散受温度和老化程度的影响:温度越高,老化程度越深,则糠醛在绝缘油中的扩散速度越快,越容易达到扩散平衡。提出现场变压器糠醛扩散平衡时间的计算方法,在达到扩散平衡后进行油中糠醛检测才能获得可靠数据。     

天然酯-纸绝缘热老化速度减缓及其原因分析

研究了不同温度下天然酯-纸绝缘中绝缘纸聚合度下降速率、油中微水含量变化趋势,并与矿物油-纸绝缘的试验结果进行对比,初步分析了新型绝缘液体天然酯抑制绝缘纸老化的化学机制和物理机制.通过研究得出,老化温度每升高20℃,绝缘纸聚合度平均下降速率将变为原来的3～4倍;相同老化温度下,矿物油中绝缘纸聚合度平均下降速率是天然酯中绝缘纸聚合度平均下降速率的两倍多;天然酯能通过吸收水分、消耗水分和水解保护等方式减少绝缘纸中水分含量,减缓绝缘纸老化速度;天然酯中水分并不会无限增加,而是能够通过化学反应方式抑制自身水分增加;天然酯通过和纤维素分子中羟基发生酯交换反应抑制绝缘纸热应力下的水解作用.     

油纸绝缘微水扩散的稳态分布

针对目前缺乏关于任意温度下油纸绝缘中微水稳态分布研究的情况,提出了基于参数拟合的曲面拟合法。利用该方法及现有若干温度点下的分布曲线,分0～60°C和60～1 000°C二区域地拟合出可表征温度、绝缘油及绝缘纸的水分体积分数3者间稳态关系的曲面,从而获得任意温度点下油纸绝缘微水扩散的稳态分布曲线。计算所得曲线与实际数据的比较结果表明该法具有很高的精度。     

酸在变压器油纸绝缘中的扩散和溶解特性研究

为了研究酸在油纸绝缘中的扩散和溶解特性,在变压器油中分别加入乙酸和硬脂酸,至油中酸值均达到0.4 mgKOH/g,分别在80℃和110℃,绝缘纸中初始水分含量为0.5%和3.2%的条件下,测试了酸在油纸间达到平衡所需的时间及变压器油中的酸值,运用分子模拟技术分析了酸在油纸绝缘中的分布机理。结果表明：乙酸扩散速度快,易被绝缘纸吸收,硬脂酸扩散速度慢,易被变压器油吸收;温度对酸在油纸绝缘中的分布影响很小;乙酸会影响水分在油纸之间的分布,而硬脂酸基本没有影响。     

纤维素老化对油纸绝缘平衡水分含量评估的影响

水分是危害其内部油纸绝缘性能的主要因素之一,纤维素老化对绝缘纸的吸湿能力有明显的影响。为了能够更好地评估绝缘纸中水分含量,该文考虑纤维素老化对绝缘纸吸湿能力的影响,对实际工程与研究中广泛使用的油-纸水分平衡计算模型—Fessler公式进行了优化:首先,分析并确定了绝缘纸老化对Fessler公式的参数影响;其次,根据实验数据与分析得到了考虑绝缘纸老化程度的Fessler优化计算式;最后,通过实验对优化的计算式进行了验证。结果表明:在该文研究的温度范围内,通过优化算式能够有效地在考虑纤维素老化对绝缘纸吸湿能力的影响下,直接计算得到油纸绝缘水分分布平衡时绝缘纸中水分含量,为后续相关研究与工程应用提供了一定基础。     

架空输电线路暂态载流能力的计算和评估

架空输电线路的暂态载流能力是高峰时期负荷调度和紧急情况下运行调度安全操作的依据.笔者主要利用输电线路暂态热平衡方程给出评估线路暂态载流能力的方法.提出以Runge-Kutta公式为基础的计算模型,避免了因引入热传递系数带来的误差,保证了计算精度.重点分析了导线温升、暂态载流量、安全时间等线路暂态载流能力特征参数及其计算...     

工艺参数对TVS器件电性能的影响

采用液态源扩散法制备了双向型瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor Diode,简称TVS)器件.研究了扩散温度、扩散时间、电阻率、钝化保护等工艺参数对TVS器件电性能的影响.扩散温度、扩散时间的增加将使扩散结的结深增加;电阻率的提高及结深的增加,将使TVS器件的雪崩击穿电压增大;合适的钝化保护方法将有助于减小器件的反向漏电流.给出了电压和扩散时间之间的经验估算公式,该公式可用来指导得到希望的TVS目标电压档.据验算,该公式的误差在10%以内.     

电流互感器的暂态仿真及其铁芯饱和的小波分析

在用多项式拟合电流互感器（CT）铁芯磁化曲线的基础上对CT暂态过程进行了仿真,较好地刻画了CT的暂态过程,有利于对电流互感器进行合理的设计和参数的优化。电力系统母线发生区外短路故障时,电流瞬时值线线差动保护易受CT铁芯饱和的影响而误动作,章提出了一种基于小波变换的CT二次电流波形分析方法,同时将Hilbert变换运用到CT铁芯饱和时刻的定位中,比较精确地检测出了CT饱和的时刻。利用在母线发生短路故障时,每周波前1／4周期CT铁芯不会发生饱和的特点,结合一个周波内二次电流的第一次过零点,可以较好地实现在CT线性区开放母差保护。     

非周期分量对电流互感器暂态饱和的影响

电流互感器一次侧电流中含有非周期直流分量时,会发生暂态饱和,致使二次侧电流波形失真,从而引起继电保护装置的误动或拒动。通过对非周期直流分量电流引起的电流互感器暂态饱和励磁电流进行计算,对电流互感器的暂态饱和特性进行了分析。利用Matlab仿真软件搭建了仿真实验模型,通过改变一次侧电流中非周期直流分量的方向,研究了非周期直流分量对电流互感器的饱和方向、入饱和时间的影响。最后,通过仿真比较说明了在含有不同方向非周期分量时电流互感器的暂态饱和特性。     

基于 LSTM 网络的水分天平零点误差补偿方法

零点误差是衡量水分天平的重要指标,其直接影响水分天平的称重准确度。提出了一种基于长短期记忆(LSTM)网络的水分天平零点误差补偿方法,分析了水分天平零点误差机理,使用历史零点误差数据建立基于双层LSTM长短期记忆网络的零点误差预测模型,采用空载与加载载荷时两种情况分别进行补偿。利用该模型对200 g/1 mg的水分天平进行现场补偿验证,结果表明,补偿后的水分天平在空载和加载载荷时,最大示值误差约为6 mg,远小于补偿前的示值误差,证实了这种方法的有效性。     

电容式电压互感器暂态噪声的研究

研究电容式电压互感器(CVT)的暂态过程。对故障时CVT电路采用叠加原理,通过理论分析和仿真计算,可从其输出中分解出CVT的暂态噪声,从而建立暂态噪声模型。暂态噪声由低频、高频和非周期三个分量组成,占主导地位的是低频分量,高频分量一般只在故障5ms内发生作用。可以利用这一特点来提高保护电压的测量精度:通过采用一低阻滤波器来滤去暂态噪声中的低频分量,或是采用补偿算法对CVT输出中由于暂态噪声造成的误差进行补偿。这对于提高高压保护的动作准确性和动作速度是非常有意义的。     

关断过程中GTO正向阻断结失效机理的研究

本文重点研究了可关断晶闸管（ＧＴＯ）正向阻断结的三种失效机理，在ＧＴＯ关断过程中，阳极瞬时极峰值功耗，阳极尖峰电压和阳极再加峰值电压达到极限时都可造成正向阻断结的损坏，从而使ＧＴＯ关断失效，从器件内部载流子的输运规律出发，作者阐述了这三个极限参数引起ＧＴＯ失效的机理，建立了三种不同的失效模式；首次研究了ＧＴＯ关断过程中下降时间内瞬地峰值功耗和尖峰电压相对位置的关系。     

Transient current measurement for the detection of water treegrowth in polymeric power cables

In this paper, the relationship between the frequency and time domain windows is discussed. From this study an appropriate time window for transient current measurements may be chosen so that reliable low frequency dielectric data can be obtained. The suitability of applying either Fourier transform or the Hamon approximation for the derivation of low frequency responses is discussed for transient currents with different shapes. With water-treed LDPE samples aged in the laboratory, measurements of transient currents, with subsequent transformation into the frequency domain, show a loss peak at ~10^-4 to 10^-3 Hz when moisture is retained in the samples. Even with free water removed, a higher dielectric loss is observed in water treed samples compared to virgin samples. The relaxation behavior may serve as an indicator of water treeing in polymeric cable insulation. The results of both transient measurements and TSDC results can be affected significantly by the treatment conditions of the samples. The application of vacuum to a water treed sample can alter the activation energy of the conduction process and the TSDC spectra     

ECT采集单元积分回路的暂态特性改进及其检测系统研发

电子式电流互感器采集单元的暂态误差及拖尾现象影响继电保护设备在故障发生时正确动作。通过仿真验证了过零点暂态误差是拖尾现象产生的根本原因,且这种误差是由罗氏线圈的电路积分环节造成的,从原理上无法完全消除。因此,提出提高硬件积分回路的衰减时间常数以及动态启用软件积分的积分衰减算法分别改进对应类型采集单元的暂态传变特性。为了对改进后的采集单元的暂态特性进行测试,提出采用连续时域微分技术来模拟罗氏线圈信号的输出,通过故障相位补偿同步技术实现暂态误差的测试。所提方法为基于罗氏线圈原理的电子式电流互感器的工程应用及采集单元更换提供了一套完整的检测手段。