钝化剂对绝缘纸和绝缘纸板绝缘寿命及电气性能的影响

为了研究钝化剂对绝缘纸和绝缘纸板性能的影响,在120℃下对含钝化剂和不含钝化剂的绝缘纸板进行加速老化实验,通过测定绝缘油中糠醛含量以及绝缘纸的聚合度,研究钝化剂对绝缘纸绝缘寿命的影响;通过测定绝缘纸板的电气强度、体积电阻率和介质损耗因数,研究钝化剂对绝缘纸板电气性能的影响。结果表明:添加钝化剂前后,绝缘纸的聚合度和油中糠醛含量没有明显差别;绝缘纸板的电气强度、体积电阻率和介质损耗因数也未发生明显变化。说明,添加钝化剂对绝缘纸和绝缘纸板的性能没有影响。     

绝缘纸板浸油速度实验研究

通过对绝缘纸板和层压纸板浸油速度的研究,确定了加工方式对油隙垫块浸油性能的影响,同时确定了层压纸板垫块的浸油性能。     

浸油绝缘纸击穿场强测量及其击穿机理探究

本文搭建浸油纸板击穿电压测试平台,对浸油绝缘纸板在不同温度、不同水含量下的击穿电压进行测量,并建立绝缘纸板-油/水复合结构微米级电场模型进行电场仿真,基于测量结果和仿真分析了浸油绝缘纸板击穿机理。     

纸板的老化状态对其PDC特性影响的实验研究

为研究纸板劣化对其极化去极化电流（polarization and depolarization currents,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化,在不同老化阶段取出纸板试品,对不同老化状态的纸板进行石油醚萃取变压器油和真空干燥处理。为了表征绝缘纸板的老化状态,对各老化阶段的纸板采用粘度法测量聚合度,并使用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）观察纤维素表面的微观结构及破坏状况。在同一温度下,对干燥后不同老化状态的纸板分别进行真空中和新变压器油浸渍条件下的PDC测量。结果表明,随着老化时间的延长,纸板聚合度下降,纤维表面微观结构破坏明显。纸板劣化造成真空中和油浸渍的纸板极化去极化电流显著增大,电导率增加,并导致其绝缘电阻降低,吸收比减小。因此,对于油纸绝缘,除老化产生的水分外,纸板劣化本身也将导致纸板电导率的增大,并显著影响其极化去极化电流的测量结果。     

不均匀老化油纸绝缘稳态水分分布的频域介电谱

绕组和油温之间的温度梯度导致了绝缘纸的不均匀老化,绝缘纸的聚合度会影响水分在其中的分布情况。测试了5种不同聚合度绝缘纸含有相同水分含量以及不同聚合度绝缘纸浸渍于同一水分浓度绝缘油时水分扩散至稳态时的频域介电谱。制作了5种含有稳态水分含量的不同聚合度的绝缘纸叠加试样,用来模拟不均匀老化油纸绝缘含有稳态水分分布的试样,测试了该试样的频域介电谱,并采用分布阻抗的方法建立了油纸绝缘频域介电模型对其进行了数值计算。测试及计算结果表明:复介电常数实部、虚部及介质损耗随水分含量的增大而增大,随聚合度下降而增大;绝缘纸中水分含量对频域介电谱的影响要远远大于聚合度对频域介电谱的影响;不均匀老化油纸绝缘试样的频域介电谱测试结果与分布阻抗模型计算结果除在10-3 Hz~10-4 Hz频段内复介电常数虚部有5%的平均误差、实部有2%的平均误差外,其余频段基本相符,表明分布阻抗介电模型有效。     

新型抗老化混合油-纸板绝缘热老化特性

为了促进混合绝缘油向变压器中推广应用,研究了可大规模批量化生产的新型抗老化混合绝缘油制备方法,并将该绝缘油与矿物油分别与绝缘纸板组成油纸绝缘进行130℃加速热老化实验,对比分析了其老化产物及介电、击穿特性。结果表明:新型混合绝缘油性能基本满足国标GB 2536—2011要求,并能延缓油纸绝缘的老化;不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的击穿电压大部分高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板,老化初期两种绝缘纸板击穿电压随温度的升高逐渐降低,老化后期两种绝缘纸板击穿电压随着温度的升高先降低再升高;不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的介电常数和两者介电常数比高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板,说明新型混合绝缘油提高了绝缘油和绝缘纸板电场分布均匀性,有利于变压器制造的小型化。     

热老化过程中油浸纸板电阻率影响因素研究

在运变压器内油浸纸在高温作用下逐渐发生老化，其电阻率会随老化程度的加深而变化。为了更加全面地了解老化过程中除水分外影响油浸纸电阻率的各种因素，首先对未浸油纸板在真空下进行加速热老化，制作出不同聚合度的样品，并严格控制样品含水量，在真空环境下对其进行电阻率测试，以此探究未浸油纸板聚合度对其电阻率的影响；之后将不同聚合度的纸板分别浸入不同电阻率的变压器矿物油中，探究变压器油电阻率对油浸纸板电阻率的影响；最后对浸油后的纸板在氮气条件下进行加速热老化，观察老化后油浸纸板电阻率的变化。结果表明：单纯的纸板老化会使得其电阻率上升，油浸之后部分抵消了纸板单独老化时电阻率上升的趋势，但不同电阻率的油样对油浸纸板电阻率没有明显的影响规律，而在含水量相近的条件下，油浸纸板电阻率随着老化产物的增多而下降明显。老化过程中油浸纸板电阻率的下降，是由于纸板和油老化后产生的水分、酸、糠醛等极性物质导致的，且油浸纸板聚合度与其电阻率之间存在量化关系。     

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。     

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01～100Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。     

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。     

换油周期对变压器油纸绝缘老化性能影响规律

油纸绝缘老化评估的准确性决定了变压器的使用寿命,为研究不同换油周期对变压器油纸绝缘老化状态影响的变化规律,该文制备了三组变压器XY等效模型,并进行不同换油周期的加速老化试验,在不同老化天数时进行频域介电响应测试以及变压器油中的水分、酸值、绝缘纸板聚合度的测试。根据对比实验结果发现:换油周期越长,曲线拐点越明显,随着温度升高,曲线拐点向高频移动;换油周期越长,换油前后介质损耗因数曲线在低频段下降越明显,随着测试温度的升高,换油前后在高频段重合程度越大;换油前后介质损耗因数曲线不同,频段平移方法计算绝缘纸板活化能大小基本相同,同时建立换油周期内后酸值增量与绝缘纸板聚合度的定量计算关系。该文通过对比实验,分析不同换油周期对变压器内部绝缘老化影响的变化规律,提出换油前后变压器等效模型油纸绝缘中绝缘纸板活化能的计算方法,为后续研究换油周期、老化温度与变压器油纸绝缘寿命的定量表征建立了理论基础。     

固体绝缘材料热老化电气特性的研究

油浸式变压器所用固体绝缘材料的介电常数大小和耐高温性能是影响变压器容量和尺寸大小的重要因素。本文选择了聚酯薄膜、聚碳酸酯、聚苯硫醚三种耐高温聚合物材料为试验对象,在130℃条件下进行了最长1 200 h的热老化试验,测试了各试样老化前及老化各阶段的介电谱(相对介电常数、介质损耗因数随温度变化特性)和击穿强度。测试结果表明,三种聚合物材料老化前后的相对介电常数值均比油浸变压器目前常用的绝缘纸板的小(更加接近变压器油),相应的介质损耗因数也远远低于绝缘纸板;聚苯硫醚和聚酯薄膜的相对介电常数和介质损耗在90℃附近明显增大,但聚碳酸酯的相对介电常数和介质损耗基本不变;在油中热老化后,三种聚合物材料的介电常数和介质损耗随温度变化的趋势与未老化的相似;在老化各阶段,聚酯薄膜、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料的工频击穿强度基本与热老化时间无关。综合聚酯薄膜、聚苯硫醚和聚碳酸酯三种聚合物材料热老化前后的介电特性变化情况,对比常用的绝缘纸板的特性,考虑到相对较低的介电常数与介质损耗因数和较高的击穿场强,聚碳酸酯是一种相对理想的有可能用来替换常用绝缘纸板的替换材料。     

绝缘纸板介电与击穿性能匹配目标下的制备参数优化方法

交流电压下油纸复合绝缘中纸板的介电常数越低整体的耐压水平越高。不同制备工艺参数会直接影响绝缘纸板的介电常数和击穿场强，但目前关于打浆、热压等工艺的制备参数与介电、击穿性能之间缺乏协同优化。本文从打浆时间、打浆压力、热压时间、热压压力、热压温度等工艺入手，研究制备工艺对1mm高密度针叶木绝缘纸板性能的影响和权重；通过权重大小改变不同工艺参数的组合方式，进而寻求最佳工艺，使得降低油浸纸板介电常数的同时保持其击穿性能不下降。利用电声脉冲法测量油浸纸板内部空间电荷，用表面电位衰减法测量油浸纸板表面陷阱参数，揭示了工艺和表面结构对性能的影响机理。研究结果表明：对于介电和击穿性能相匹配这一目标而言，高密度针叶木绝缘纸板的最佳工艺为：打浆参数取3 kg、60 min，热压参数取160℃、50 min、15 MPa。因为高打浆压力使得纤维分丝帚化程度更高，进而限制电荷在纤维间传输，同时减小油隙，提高油浸纸板击穿场强；适当的热压温度、热压压力、表面结构可以降低界面、表面陷阱密度和陷阱深浅，使得电荷分布更加均匀，从而降低界面极化和介电常数，为绝缘纸板制备和性能调控提供指导。     

基于介电响应的植物油纸绝缘热老化特性研究

为研究植物油浸渍绝缘纸在热老化过程中的介电响应特性与老化程度的关系,制备了植物油纸绝缘试样并对其进行加速热老化试验,在不同的老化阶段对试样进行聚合度测量和介电响应测试,分析其介电响应的变化规律,并提取不同老化阶段介电响应的多个特征量。然后对特征量进行主成分分析(PCA),得到一维特征量(X1),并与聚合度建立关系。结果表明:随着热老化的进行,吸收电流和电导电流均随老化程度的加深逐渐增大,在工频附近,油纸的介质损耗因数也随老化程度的加深而增大;所获得的一维特征量(X1)与聚合度的相关性高,为绝缘纸聚合度的测量提供一种新思路。     

基于频域介电响应分频段优化计算的变压器油纸绝缘老化参数定量计算方法

变压器的稳定运行是维护电网安全的重要保证,频域介电谱中各频段可以对变压器内部油纸绝缘老化状态进行更准确的评估,而目前的评估方法多针对于单一油纸绝缘老化状态的评估,对变压器等效模型老化状态评估较少,评估软件在评估老化后变压器内部含水量时也十分不准确。为进一步满足实际工程应用,该文提出一种基于变压器等效模型,通过分频段计算得到变压器内部油纸绝缘老化状态的数值评估方法,并通过加速老化试验进行了相关验证。首先在实验室条件下通过变温介电谱测试,得到不同老化程度油浸纸板的频谱曲线,并根据"频温平移方式"计算不同老化程度油浸纸板的活化能,建立油浸纸板聚合度与活化能的定量表征方程;其次应用"反频温平移方式"得到不同测试温度下,不同老化程度油浸纸板频域介电响应基础数据;最后将绝缘纸板基础数据与变压器介电等效模型相结合并分频段进行数值迭代计算,当测试曲线与计算曲线拟合优度最佳时,可以得到变压器内部油浸纸板的聚合度、含水率、变压器油的电导率,并将其与理化性能分析结果进行对比,可得计算误差较小,因此可以有效地减小现场变压器绝缘老化评估的时间。     

纳米蒙脱土改性绝缘纸板的介电特性

为研究陷阱参数对纳米蒙脱土(MMT)改性绝缘纸板介电特性的影响,探索出实验室制备纳米MMT改性绝缘纸板工艺。研究了其力学性能及介电特性随纳米掺杂比例的变化规律,借助热刺激电流(TSC)法测量了不同掺杂比例下改性纸板的陷阱参数,分析了纳米掺杂对改性纸板力学性能及介电特性的影响机理。试验结果表明:随着MMT纳米掺杂比例的提高,改性绝缘纸板的介电常数和机械抗张强度呈现先降低后升高的趋势。纳米MMT的掺杂使纸板电导率增加,其非线性拐点对应电场强度随纳米掺杂比例的提高逐渐降低。击穿场强随纳米掺杂比例的增加呈先增后降趋势。借助能带理论分析得出,陷阱电荷量的增加将导致改性纸板的非线性电导率上升;陷阱深度的增加将提高改性纸板击穿场强,陷阱特性是影响改性纸板介电特性变化的主要原因。     

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。     

油纸绝缘热老化过程中热稳定剂对油的影响

为研究绝缘纸中热稳定剂在老化过程中对变压器油的影响,分别制备了含双氰胺、三聚氰胺、尿素以及未加任何试剂的绝缘纸试品,4种绝缘纸试品分别浸油后在130℃下进行了31d的油纸联合热老化试验,定期取样测量了绝缘纸的聚合度,绝缘油的酸值、油中溶解气体体积分数以及油的介质损耗。试验结果表明：添加双氰胺的绝缘纸抗老化效果最为明显,...     

半导体粘带粉末游离在油中对换流变绝缘性能影响的研究

本文模拟绝缘纸板在油中的状态,通过对附着有半导体粘带粉末的纸板和常规纸板进行的油中耐压试验,对比结果发现了带有半导体粘带粉末的绝缘纸板的电气强度特性。     

运行环境对换流变压器油纸绝缘电场分布的影响

为研究多环境因素对换流变压器阀侧典型油纸绝缘结构电场分布的影响,在-20℃ ～80℃以温度和含水率为变量对变压器油和浸油纸板进行电导率和相对介电常数的测量.建立换流变压器阀侧主绝缘模型,利用实测数据建立动态材料属性,通过仿真得到不同温度、含水率在外施电压幅值为800 kV的纯交流、83％直流含量、87.5％直流含量以及纯直流条件下的油纸绝缘结构电场分布.研究结果表明:当温度为-20℃或0时浸油纸板电导率随电场强度升高呈先降后升的趋势,而当温度为20℃或80℃时浸油纸板电导率随电场强度呈上升趋势.温度、含水率和外施电压直流含量均会对油纸绝缘电场分布产生影响,最大场强的位置会随外施电压直流分量与浸油纸含水率的变化而改变;运行温度下换流变主绝缘承受的场强高于常温下;水分会使绝缘纸板电导率明显上升甚至高过绝缘油,导致油中场强高于纸板中.